Тардиградите са животни, които процъфтяват в крайности. Също известни като водни мечки или прасенца от мъх, водните, микроскопични безгръбначни могат да преживеят температурата на замръзване и кипене, както и суровите условия на космическото пространство. Изсъхналата тардиграда може да бъде реанимирана само чрез добавяне на вода - дори десетилетия по-късно. Те се срещат на всеки континент, включително Антарктида, и те живеят в среда, варираща от най-дълбоките океански окопи до най-горещите пустини до върховете на Хималая.
Свързано съдържание
- Човешките полови хромозоми са помия ДНК размени
- Как оцелява малката водна мечка във космическото пространство?
Сега учените откриха, че тардиградите притежават още едно изключително претенция за слава: Геномът им съдържа най-чуждата ДНК от всеки известен животински вид.
Вместо да наследяват всичките си гени от своите предци, тардиградите получават огромна една шеста от генетичния си състав от несвързани растения, бактерии, гъби и археи, съобщават днес изследователи в PNAS . Причудливата каша подчертава факта, че видовете могат да се оформят по много по-малко линейни начини, които обикновено си представят.
„Когато повечето хора мислят за многообразието на живота и потока от генетична информация, те представят дърво с големи клони, генериращи по-малки, но без връзка между крайниците“, казва ръководителят на проучването Томас Бутби, докторантура от Фондация „Науки за живота“ Университетът на Северна Каролина, Chapel Hill. „Започваме да осъзнаваме, че вместо дървото на живота, би било по-подходящо да мислим за мрежата на живота.“
Бутби се обърна към тардиградния геном с надеждата да разкрие най-основните основи на екстремните стратегии за оцеляване на съществата. За да регистрира всеки ген, той и колегите му първо извличат и секвенират много къси парчета ДНК от хиляди тардигради. Използвайки компютърна програма, те зашиха тези последователности заедно, за да създадат кода в неговата цялост.
„Когато направихме това, първоначално видяхме, че има много гени, които изглеждаха сякаш не произхождат от животни“, казва Буутби. "Реакцията ни на червата беше, че сме объркали нещо и сигурно сме замърсили нашата проба."
За да провери двойно, екипът се обърна към верижната реакция на полимераза, метод, който усилва насочените участъци от генетичен материал, само ако те съвпадат с конкретни праймери. В този случай те искаха да видят дали могат да амплифицират животински и бактериални гени като единични единици, което би било възможно само ако бяха физически свързани в един и същ геном. „Направихме това за над 100 гена с 98-процентов успех“, казва Буутби.
Убеден, че четенето им на генома е правилно, след това екипът реконструира еволюционното потекло на специфични генни последователности. Това потвърди, че това, което приличаше на чужди гени, всъщност са точно това, а не приличане, разработено от самите тардигради.
„Резултатите ни казаха доста недвусмислено, че гените, които изглеждат чужди, наистина идват от неживотни“, казва Буутби.
Всичко казано, че tardigrade гените са направени от 17, 5 процента чужд материал. Повечето от тези странни гени имат бактериален произход - хиляди видове са представени в генетичния състав на тардиграда. За много от гените е известно или се подозира, че играят роля в стрес толерантност към първоначалните си притежатели.
„Мисля, че резултатите са изключително изненадващи“, казва Андрю Роджър, биолог от университета в Далуси в Канада. Това, че едно животно може да придобие толкова голяма част от гените си от чужди източници, е „невероятно и безпрецедентно“.
В някои случаи чуждите гени всъщност са заместили тардиградни, докато в други, тардиградите са запазили свои собствени версии, но са включили единични или множество копия от един или няколко вида бактерии. „Ние спекулираме, че това не е било еднократно събитие, но вероятно е продължило и може да се случи и днес“, казва Буутби.
Тардиградите получават до 17, 5 процента от гените си от несвързани организми. (STEVE GSCHMEISSNER / Научна библиотека с фотографии / Corbis) Изследователите от години знаят, че бактериите и други микроби могат да участват в хоризонтален трансфер на гени - размяна на генетичен материал между несвързани видове. Но едва наскоро учените започнаха да осъзнават, че този метод на генетично развитие може да се появи и при животни.
В сравнение с тардиградите геномите на други животни, включително хората, съдържат много малко чужди материали. Досега ротификаторите - друго микроскопично водно животно - държат рекорда от 8 до 9 процента. За тардигради и ротификатори, тежката доза чужди гени вероятно играе значителна роля за даването им с превъзходни умения за оцеляване.
„Ако могат да придобият ДНК от организми, които вече живеят в стресова среда, те може да успеят да намерят някои от същите трикове“, казва Буутби. Но как точно тардиградите успяват да сплотят толкова много чужд генетичен материал, остава неизвестно.
Бутби и неговите колеги подозират, че способността на животните да изсъхнат и реанимират може да играе роля. Когато тардиградите се изсушават, техните геноми се фрагментират. След като животворната течност ги възстанови, мембраните около клетките им остават херметични за известно време и тъй като клетките бързо работят за поправяне на собствените си геноми, те могат случайно да работят в някаква ДНК от околната среда.
„Този документ потвърждава важността на изследването на целия геном, приложен тук към необичаен, но много интересен и често пренебрегван модел на животни“, казва Роберто Бертолани, еволюционен зоолог от университета в Модена и Реджо Емилия в Италия.
„Един интересен момент, който авторите правят, е възможната връзка между изсушаване, пропускливост на мембраната и счупване на ДНК, които могат да предразположат тези животни да включат и интегрират много чужди гени.“
Засега това е само хипотеза, така че Boothby планира да проучи този и други закъсняли въпроси. Работата му с това изключително същество може дори да даде на хората по-добра представа за оцеляването: Изучаването на тардиградни гени може един ден да помогне за разработването на лекарства и ваксини, които вече не трябва да се държат на лед и вместо това могат да бъдат изсушени и реанимирани на място в селска клиника или кризисна зона.
