Тихоходки раскрыли секрет выживания при обезвоживании

Известные своим искусством выживания тихоходки вновь удивили учёных.

Учёные долгое время не могли понять, что же помогает тихоходкам выживать при полном обезвоживании.
Фото National Geographic/YouTube.

Исследователей давно интересовали секреты их супервыносливости, и новое исследование международной команды специалистов раскрыло один из них.

Поясним, что при наступлении неблагоприятных условий тихоходки, как правило, впадают в состояние анабиоза и могут пребывать в нём годами, а затем довольно быстро "оживать". Такое возможно благодаря так называемому ангидробиозу, проще говоря – высушиванию. При высыхании тихоходки втягивают в тело конечности, уменьшаются в объёме и принимают форму бочонка, а поверхность тела покрывается восковой оболочкой, препятствующей испарению. При этом метаболизм этих организмов падает до 0,01%, а содержание воды доходит до 1% от нормального.

"Они могут оставаться в сухом состоянии годами, даже десятилетиями, и когда вы возвращаете их в воду, они оживают в течение нескольких часов. Они снова бегают, едят и плодятся, как будто ничего не произошло", — рассказывает соавтор исследования Томас Бутби (Thomas Boothby) из Университета Северной Каролины.

Учёные долгое время не могли понять, что же помогает тихоходкам выживать при таком обезвоживании, но теперь ответ найден. Оказалось, всё дело в наличии специальных белков, которые авторы назвали "специфическими белками тихоходок с внутренним разупорядочиванием" (tardigrade-specific intrinsically disordered proteins или TSD).

В присутствии влаги эти "антиобезвоживающие" белки желеобразны и не образуют чёткие трёхмерные структуры, как большинство известных белков. Но когда наступает период обезвоживания, белки превращают цитоплазматическую жидкость клеток в стекловидную субстанцию, и именно это защищает клетки от разрушения в отсутствии влаги. Авторы предполагают, что цитоплазматическая жидкость, превращаясь в похожую на биостекло смесь, захватывает чувствительные к обезвоживанию белки и не даёт им распадаться.

За выработку "спасительных" белков отвечает специальный ген, который активизируется, когда наступает обезвоживание организма. Когда биологи попробовали нарушить работу этого гена, тихоходки просто погибали. В ходе другого эксперимента уникальный генетический материал удалось встроить в геном дрожжей и бактерий, и они тоже смогли выжить при обезвоживании. И, что самое интересное, в искусственно созданных человеческих эпителиальных клетках белок проявил те же функции.

Любопытно, что на другие свойства (например, устойчивость к экстремально низким температурам) эти белки никак не влияют.

По мнению авторов работы, белки TSD имеют невероятную перспективу в использовании: от защиты сельскохозяйственных культур от засухи до помощи в хранении вакцин.

Теперь команда планирует изучить другие организмы, чтобы понять, характерны ли спасительные гены и белки только для тихоходок, или же кто-то ещё знает этот секрет выживания.

Полный текст исследования опубликован в специализированном издании Molecular Cell.