Тихоходки выживают в космосе благодаря чужим генам

Тихоходки (Tardigrada) всегда привлекали исследователей своей поразительной выносливостью и жизнестойкостью. С точки зрения систематики беспозвоночных их место не вполне определено. Этот тип животных принято располагать между нематодами (круглыми червями) и членистоногими.

Микроскопические тихоходки впадают в анабиоз и могут переживать в этом состоянии иссушение, экстремальные температуры, радиацию, химическое воздействие и многое другое, а потом успешно размножаются (фото Sinclair Stammers).

Большинство видов этих микроскопических полупрозрачных существ размером от 0,5 до 1,5 миллиметра населяют мхи и лишайники. Есть также тихоходки, обитающие в пресных водоёмах и морях. Другими словами, эти животные нуждаются в большом количестве влаги.

При этом они способны переносить самые жёсткие условия, такие как экстремальное охлаждение и нагревание, а также голодание, высыхание, действие радиации, полное отсутствие кислорода и прочее. Что интересно, тихоходки в такой ситуации не приспосабливаются, а впадают в анабиоз. То есть их метаболизм крайне замедляется, они уменьшаются в объёме, конечности втягиваются и тело принимает форму бочонка.

Когда внешние условия становятся более благоприятными, животные вновь возвращаются к своей нормальной жизни. Даже если они выдержали нагревание более чем до 100 °C, охлаждение до -270 °C, многие годы провели без воды или пережили путешествие в открытый космос.

И вот теперь команда исследователей из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл, работающая под руководством Боба Гольдштейна (Bob Goldstein), расшифровала геном этих удивительных существ. Главным открытием работы стало то, что 17,5% ДНК тихоходок оказалось заимствованным у других видов.

"Мы понятия не имели, что геном какого-либо животного может содержать так много чужеродной ДНК, — рассказывает доктор Гольдштейн в пресс-релизе. — Разумеется, мы знали о такой возможности, но не могли предположить степень заимствования".

Работа, опубликованная в журнале PNAS, поднимает вопрос о взаимосвязи наличия чужеродного кода в организме тихоходок и их способности выживать в экстремальных условиях.

В ходе секвенирования учёные обнаружили, что тихоходки вида Hypsibius dujardini за время своего существования позаимствовали у других видов около шести тысяч генов, большинство из которых принадлежит бактериям, и в меньшей степени растениям, грибам и археям. Вполне возможно, что некоторые из первоначальных хозяев были экстремофилами, то есть живыми существами, способными обитать и размножаться в экстремальных условиях среды.

Процесс передачи наследственной информации, не своим потомкам, а другому виду, называется горизонтальным переносом генов. Для сравнения, большинство животных имеют в своём геноме не более 1% заимствований.

Предыдущими рекордсменами в этом царстве были коловратки, но тихоходки увеличили их "достижение" вдвое.

Авторы исследования считают, что фрагменты чужеродной ДНК попадают в организм случайным образом, но это именно то, что помогает животным успешно давать потомство после экстремальной дозы радиации или глубокого замораживания.

По их мнению, в экстремальных условиях организм тихоходки иссушается, то есть теряет большую часть влаги. ДНК существ буквально разваливается на мелкие кусочки. Когда организм снова попадает во влажную среду и начинает поглощать большое количество жидкости, клеточные мембраны и оболочка ядра становятся "негерметичными", и через них легко могут проходить чужеродные ДНК и другие крупные молекулы. Поэтому, когда начинается процесс сборки своей ДНК, в ход идёт и материал, который случайно поступил извне.

"Мы привыкли рассуждать о вертикальном "древе жизни", по которому генетический материал переходит от родителей к потомкам, — подводит итоги соавтор исследования Томас Бутби (Thomas Boothby). – Но горизонтальный перенос генов со временем всё более набирает вес и учёные не могут не учитывать его при размышлениях об эволюции в целом.

Таким образом, при мыслях о "древе жизни" стоит добавить к нему понятие "паутины жизни", которая перекидывается с ветки на ветку. Это очень интересно. В результате мы начинаем редактировать наше понимание того, как работает эволюция".