Расшифрованы секреты удивительных тихоходок
Новые данные о последовательности геномов проливают свет как на происхождение тихоходок (также известных как водяные медведи или моховые поросята), так и на гены, лежащие в основе их необычайной способности выживать в экстремальных условиях. Команда исследователей под руководством Марка Блакстера и Кадзухару Аракавы из Эдинбургского университета (Шотландия) и Университета Кейо (Япония) тщательно собрала геномный код двух видов тихоходок. Результаты представлены в статье, опубликованной 27 июля в журнале с открытым доступом PLOS Biology.
Тихоходки — микроскопические животные, справедливо знаменитые своей удивительной способностью выдерживать полное обезвоживание, возвращаясь к жизни спустя годы при появлении воды. В высушенном состоянии их замораживали во льду, подвергали радиации, отправляли в космический вакуум... и они всё равно возвращались к жизни.
Тихоходки стали ещё более известны, когда появилось предположение, что их ДНК представляет собой смесь животных и бактериальных сегментов, что делает их "франкенштейновскими" гибридами. Новое исследование опровергло эту идею, показав, что ДНК тихоходок выглядит "нормальной", без свидетельств того, что эти особые животные используют экстраординарные средства для выживания. Предыдущие идеи о том, что они могли заимствовать большое количество чужеродных генов у бактерий, оказались следствием простого загрязнения образцов.
Но то, что "нормально" для тихоходки, всё ещё загадочно и увлекательно. При длине менее миллиметра тихоходки слишком малы, чтобы оставлять окаменелости, но, используя новые геномы, учёные смогли исследовать, что ДНК может рассказать об их месте на древе жизни животных. Тихоходки — это отдельный тип животных, чьими ближайшими родственниками являются членистоногие (насекомые, пауки и их союзники) и нематоды (круглые черви). Но кто из них ближе? Хотя общепринятая точка зрения, основанная на четырёх парах коротких ног, относит их к более близкому родству с членистоногими, данные ДНК неожиданно и убедительно указали на более близкое родство с нематодами.
Затем исследователи изучили набор генов — так называемых HOX-генов, — используемых для формирования осевого паттерна (от головы к хвосту) у эмбрионов. У животных обычно около десяти различных HOX-генов, каждый из которых участвует в формировании разных частей тела. Они обнаружили, что у тихоходок отсутствуют пять HOX-генов, и что у большинства нематод также отсутствуют те же пять генов. Это либо совпадение, либо дополнительное доказательство близкого родства тихоходок и нематод.
Также удалось идентифицировать гены, которые тихоходки используют для сопротивления неблагоприятным эффектам обезвоживания. Определив, какие гены активируются в процессе высушивания, учёные смогли выявить наборы белков, которые, по-видимому, заменяют воду, теряемую их клетками, помогая сохранить микроскопическую структуру до тех пор, пока снова не появится вода. Другие белки, похоже, защищают ДНК тихоходок от повреждений и могут объяснять, почему они способны выживать при радиации.
"Я был очарован этими крошечными, милыми животными два десятилетия. Замечательно наконец получить их истинные геномы и начать их понимать. Также было здорово работать над этим с Кадзухару Аракавой и его японскими коллегами — наука поистине глобальна, и вместе мы достигли захватывающих результатов", — сказал профессор Марк Блакстер. — "Это только начало — с ДНК-чертежом мы теперь можем выяснить, как тихоходки сопротивляются экстремальным условиям и, возможно, использовать их особые белки в биотехнологии и медицинских приложениях".