Вчені дізналися таємницю найвитривалішої істоти на планеті, розшифрувавши її геном

Деталі відкриття

Хоча тихоходів неможливо побачити неозброєним оком, вони живуть усюди – у морській і прісній воді, на суші й навіть у вкритій льодом Антарктиді. Їх також можна знайти в забруднених радіацією зонах, оскільки вони легко переносять і такі умови.

Дивіться також Які тварини можуть першими оселитися на Місяці та Марсі поряд із земними колоністами

Під час минулих досліджень з'ясувалося, що вижити в нестерпних для інших організмів умовах тихоходам дає змогу унікальний набір генів, тож науковці взялися за розшифровку геному цих дивовижних створінь.

Команда з Великої Британії, Норвегії та Японії досліджувала гени, що відповідають за ангідробіоз — це стан спокою, в який тихоходи впадають, зберігаючи останні водяні ресурси організму за майже повного висихання. Це дає їм змогу зупинити метаболізм до тих пір, поки ситуація навколо знову стане сприятливою, навіть якщо це триватиме десятиліттями. Після цього вони знову запускають процес метаболізму, поповнюють запаси вологи й живуть далі.

Гени, які регулюють цей процес, знаходяться в різних частинах клітини, при цьому відмінною рисою як мінімум деяких видів тихоходів є те, що цих наборів генів одразу два. Також у них, як і в деяких інших тварин, є ген стійкості до стресів.

Щоб зрозуміти, як склався такий геном і звідки взагалі взялися такі живучі створіння, вчені ідентифікували та дослідили послідовності генів у 13 родів тихоходів. До вибірки потрапили представники двох основних класів цього типу – Heterotardigrada і Eutardigrada.

Спочатку вони припускали, що стійкість до висихання, ймовірно, виникла як адаптація до наземного середовища, коли тихоходи почали поширюватися за межами морських вод. Але в реальності виявили складну мережу генетичних переплетень, деякі ланки якої в окремих видів дублювалися, а в інших — були відсутні зовсім. При цьому ефективність ангридробіозу не завжди залежить від видів і кількості генів, які, здавалося б, мають бути з цим пов'язані.

Подальше "розплутування" геному дослідники залишили на майбутнє, але отриманої інформації вистачило, щоб відновити основний ланцюжок еволюції тихоходів.

• По-перше, вдалося підтвердити гіпотезу: спільному предку всіх тихоходів колись дійсно довелося пристосовуватися до життя поза морем — тоді в нього з'явилася частина генів, що відповідає за порятунок від посухи. Можливо, це сталося під час переселення в прісні водойми, де вода також є, але, на відміну від моря, є й ризик обміління та висихання.
• Крім того, аналіз показав, що різні види тихоходів отримали деякі з цих генів уже після поділу від одного спільного предка. На це вказують різні набори генів і різна поведінка білків у різних видів — наприклад, десь вони при висиханні перетворюються на гранули, а десь на тонкі нитки. Таким чином, формування стійкості до надто посушливих умов відбувалося щонайменше у два етапи.

Що саме роблять тихоходи для виживання

У новій статті команда дослідників стверджує, що вони відкрили принаймні один з хімічних перемикачів, який дозволяє впадати в анабіоз, який також називають "тюн".

У серії експериментів знайшли докази того, що активні форми кисню (АФК), схоже, відіграють важливу роль в опосередкуванні процесу тюну.

АФК — це група нестабільних кисневмісних хімічних речовин, що утворюються в результаті природного розпаду інших молекул в організмі. Хоча накопичення деяких АФК може сприяти виникненню таких проблем зі здоров'ям, як рак, ці молекули також виконують важливі біологічні функції, наприклад, сигналізують або запускають інші клітинні процеси.

Дослідники виявили, що в тихоходів АФК, схоже, сигналізують про окислення амінокислоти цистеїну, яка, своєю чергою, має вирішальне значення для формування тюну. І коли команда знайшла спосіб вимкнути здатність окислювати цистеїн у своїх крихітних піддослідних, тихоходи миттєво втратили здатність до тюну.

Ці конкретні висновки ґрунтуються на вивченні лише одного виду Hypsibius exemplaris. І навіть якщо це дослідження витримає подальшу перевірку незалежними експертами, вчені розуміють, що це лише початок їхньої роботи. Річ у тім, що не всі види цих істот піддаються тюну – деякі пізні види використовують інші стратегії виживання, які ще потрібно дослідити.