Вчені з'ясовують, як і звідки могли з'явитися тихоходки

Новий аналіз генома тихоходок відкрив вченим нові секрети самого живучого в світі тварини, одночасно поставивши під сумнів висновки, зроблені в більш ранніх дослідженнях. Порівнявши гени, взяті у двох видів тихоходок, вчені визначили, як ці тварини можуть бути пов'язані з іншими видами живих істот і за рахунок яких генів ці крихти здатні виживати в результаті повної дегідратації.

Міжнародна група дослідників з університетів Единбурга (Шотландія) і Кейо (Японія) провели секвенування генів видів Ramazzottius varieornatus і Hypsibius dujardini тихоходок і порівняли їх з генами інших тварин, найбільш близько схожих на них.

Тихоходки, яких ще називають «водяними ведмедями», навряд чи на перший погляд можна назвати найбільш витривалим істотою на планеті з їх розміром, ледь перевищує міліметра в довжину. Але нехай їх малий розмір не вводить вас в оману. Нещодавно вчені з'ясували, що тихоходки ще «зможуть станцювати на вашій могилі», коли настане , який знищить все живе на планеті. Але не їх.

Така живучість обумовлена відразу декількома особливостями, якими володіють тихоходки. Вони здатні вижити при температурі, що варіюється від 150 градусів Цельсія і майже до абсолютного нуля, голодувати протягом десятиліття. Навіть при повній дегідратації (повній відсутності води) в їх тілі, вони хоч і засохнуть, але без проблем зможуть повернутися до життя, як тільки умови середовища стануть більш доступними.

Більш раннє дослідження, проведене іншою командою вчених, встановило, що за здатність витримувати повне зневоднення тихоходки зобов'язані особливому білку, так званого «биостеклу», яке зберігає клітинну структуру цієї тварини в цілості до тих пір, поки зовнішня середовище знову не стане вологою. В рамках нового дослідження учені вирішили дізнатися, який саме ген відповідає за настільки складний процес. Для цього вони провели дегідратацію і гідратацію двох видів тихоходок.

Як і слід було очікувати, значна частина виражених генів була залучена в «ремонт» ДНК, процес, який відбувається, коли, наприклад, тихоходка отримує потужну дозу радіоактивного опромінення. Інші гени, в свою чергу, стали захищати ДНК-ланцюжки від окислення. Порівняння повного генома дозволило також відповісти на питання, довгий час мучив біологів – де місце цих дуже дивних істот на генеалогічному дереві?

Тихоходки належать до власної таксономічної групи Tardigrada. З одного боку, їх сегментовані тільця роблять їх схожими на крихітних комах, тому їх гілка може бути розташована ближче до крабовим, павукам і жукам, складовим тип членистоногих. Вони оснащуються чотирма парами товстеньких і коротеньких лапок з розгалуженим коготком, що у свою чергу може створювати дуже далеку родинний зв'язок з онихофорами, типом безхребетних. У більш ранніх дослідженнях з генетичною вибіркою були встановлені зв'язки між тихоходками і круглими червами, або нематодами.

Підрахунок так званих HOX-генів, що беруть участь у встановленні послідовності сегментів тіла у всіх тварин, лише підтвердило висновки цих ранніх досліджень, показавши, що тихоходки володіють п'ятьма HOX-генами, як і ті ж нематоди. І хоча такий доказ не можна назвати переконливим на користь прямого зв'язку між двома цими групами, збіг досить примітне, особливо якщо врахувати, що у більшості інших видів тварин є 10 таких генів. Ймовірно, щоб з'ясувати всі генетичні особливості тихоходок, доведеться провести ще далеко не одне подібне дослідження.

Кілька років тому вчені з'ясували, що 17,5 відсотків геному тихоходок (а це приблизно 6000 генів) були отримані ними від інших видів. Більшість з них були бактеріями і іншими мікроорганізмами. Незважаючи на те, що і у нас є кілька генів, отриманих в результаті так званого горизонтального перенесення генів, це просто величезна частка чужорідних генів для організму.

Згідно з новим дослідженням, ми можемо з упевненістю сказати, що тихоходки володіють «франкенштейнским» геномом. Проте вчені не змогли виявити ознак бактеріальної ДНК, що наводить на думку про те, що результати попередніх досліджень могли виявитися помилковими.

«Мене дуже вражають ці крихітні і досить милі тварини вже два десятиліття. Радує, що ми змогли отримати справжню картину їх геному, і тепер можна почати роботу, яка дозволить зрозуміти цих загадкових живих істот», — говорить дослідник Марк Блакстер з Единбурзького університету.

З'ясування всіх подробиць про те, як тихоходки здатні відновлювати свою ДНК і захищати свої клітини від екстремальних температур і радіації, може привести до відкриття нових технологій регенеративної медицини, вважають вчені.

«Це тільки початок. Завдяки більш точному розумінню їх ДНК ми можемо тепер з'ясувати, як тихоходки опираються екстремальних умов і середовищ, і, можливо, в перспективі використовувати їх особливі білки у сфері біотехнологій та медичних цілях», — підсумовує Блакстер.