Ученые узнали тайну самого выносливого существа на планете, расшифровав его геном

Детали открытия

Хотя тихоходок невозможно увидеть невооруженным глазом, они живут повсюду – в морской и пресной воде, на суше и даже в покрытой льдом Антарктиде. Их также можно найти в загрязненных радиацией зонах, поскольку они легко переносят и такие условия.

Смотрите также Какие животные могут первыми поселиться на Луне и Марсе рядом с земными колонистами

Во время прошлых исследований выяснилось, что выжить в невыносимых для других организмов условиях тихоходкам позволяет уникальный набор генов, поэтому ученые взялись за расшифровку генома этих удивительных созданий.

Команда из Великобритании, Норвегии и Японии исследовала гены, отвечающие за ангидробиоз – это состояние покоя, в которое тихоходки впадают, сохраняя последние водные ресурсы организма при почти полном высыхании. Это позволяет им остановить метаболизм до тех пор, пока ситуация вокруг снова станет благоприятной, даже если это продлится десятилетиями. После этого они снова запускают процесс метаболизма, пополняют запасы влаги и живут дальше.

Гены, которые регулируют этот процесс, находятся в разных частях клетки, при этом отличительной чертой как минимум некоторых видов тихоходок является то, что этих наборов генов сразу два. Также у них, как и у некоторых других животных, есть ген стрессоустойчивости.

Чтобы понять, как сложился такой геном и откуда вообще взялись такие живучие создания, ученые идентифицировали и исследовали последовательности генов у 13 родов тихоходок. В выборку попали представители двух основных классов этого типа – Heterotardigrada и Eutardigrada.

Сначала они предполагали, что устойчивость к высыханию, вероятно, возникла как адаптация к наземной среде, когда тихоходки начали распространяться за пределами морских вод. Но в реальности обнаружили сложную сеть генетических переплетений, некоторые звенья которой у отдельных видов дублировались, а у других – отсутствовали вовсе. При этом эффективность ангридробиоза не всегда зависит от видов и количества генов, которые, казалось бы, должны быть с этим связаны.

Дальнейшее "распутывание" генома исследователи оставили на будущее, но полученной информации хватило, чтобы восстановить основную цепочку эволюции тихоходок.

•  
• Во-первых, удалось подтвердить гипотезу: общему предку всех тихоходок когда-то действительно пришлось приспосабливаться к жизни вне моря – тогда у него появилась часть генов, отвечающая за спасение от засухи. Возможно, это произошло при переселении в пресные водоемы, где вода также есть, но, в отличие от моря, есть и риск обмеления и высыхания.
• Кроме того, анализ показал, что разные виды тихоходок получили некоторые из этих генов уже после разделения от одного общего предка. На это указывают разные наборы генов и разное поведение белков у разных видов – например, где-то они при высыхании превращаются в гранулы, а где-то в тонкие нити. Таким образом, формирование устойчивости к слишком засушливым условиям происходило как минимум в два этапа.

Что именно делают тихоходки для выживания

В новой статье команда исследователей утверждает, что они открыли по крайней мере один из химических переключателей, который позволяет впадать в анабиоз, также называемый "тюн".

В серии экспериментов нашли доказательства того, что активные формы кислорода (АФК), похоже, играют немаловажную роль в опосредовании процесса тюна.

АФК – это группа нестабильных кислородосодержащих химических веществ, образующихся в результате естественного распада других молекул в организме. Хотя накопление некоторых АФК может способствовать возникновению таких проблем со здоровьем, как рак, эти молекулы также выполняют важные биологические функции, например, сигнализируют или запускают другие клеточные процессы.

Исследователи обнаружили, что у тихоходок АФК, похоже, сигнализируют об окислении аминокислоты цистеина, которая, в свою очередь, имеет решающее значение для формирования тюна. И когда команда нашла способ выключить способность окислять цистеин у своих крошечных подопытных, тихоходы мгновенно потеряли способность к тюну.

Эти конкретные выводы основываются на изучении только одного вида Hypsibius exemplaris. И даже если это исследование выдержит дальнейшую проверку независимыми экспертами, ученые понимают, что это только начало их работы. Дело в том, что не все виды этих существ поддаются тюну – некоторые поздние виды используют другие стратегии выживания, которые еще нужно исследовать.