Африканский комар научился выживать во время засухи с помощью уникального биологического механизма

Ученые из России и Японии выяснили, как насекомое Polypedilum vanderplanki высушивает свое тело для того, чтобы пережить засуху. Это может произвести революцию в трансплантации органов.

Оказалось, что африканский комар смог приспособить для своих нужд очень консервативный белок, который в клетках других организмов выполняет совсем иную функцию. Данная работа не только приоткрывает завесу тайны над удивительным процессом «самовысушивания», но и обнаруживает интересный, с эволюционной точки зрения, пример обретения консервативными белками новых функций.

Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале PNAS.

Polypedilum vanderplanki – один из африканских (некусающих) комаров. Его личинка, похожая на обычного мотыля, живет в пересыхающих лужах. Чтобы выживать в таких условиях, она способна впадать в ангидробиоз – тело практически полностью высыхает, а все физиологические и биохимические процессы в организме останавливаются, и это позволяет насекомому переживать неблагоприятные условия. Чтобы войти в ангидробиоз, личинка удивительного комара замещает всю воду в своем теле на дисахарид трегалозу. В таком засахаренном виде личинка, похожая на леденец или кусочек пластмассы, может сохраняться годами и будет устойчивой ко многим стрессам, например, к воздействию жидкого азота и ацетона.

Это явление интересно ученым, так как умение обратимо высушивать клетки человека и животных заметно упростит лабораторную работу, а высушивание целых органов произвело бы настоящую революцию в области трансплантации.

До настоящего времени не было известно, как регулируется работа генов, отвечающих за высыхание личинки. Группа ученых из России (в том числе из Сколтеха) и Японии нашла белок, который активирует работу генов, помогающих личинке войти в ангидробиоз. В начале предсказания были сделаны биоинформатическими методами, а в дальнейшем открытие было подтверждено экспериментами.

Выяснилось, что за высыхание комара отвечает хорошо известный ученым белок – активатор белков теплового шока, который в клетках очень многих живых организмов выполняет одну и ту же функцию – запускает защитный ответ на стресс. Этот белок очень консервативен, он выполняет одну и ту же роль и в дрожжах, и в человеке, а африканский комар как-то смог адаптировать его под свои цели.

Африканский комар Polypedilum vanderplanki

«P. vanderplanki фактически украл сам у себя белок и приспособил его для своих задач. Это удивительный пример пластичности регуляторных систем, особенно таких консервативных. Но это только первый шаг. Найденный белок активирует около 30% генов, участвующих в высыхании личинки. Что активирует остальные гены и как регулируется “размачивание”, выход личинки из состояния покоя, еще предстоит выяснить», – отмечает первый автор статьи, научный сотрудник Сколтеха Павел Мазин.