Новый анализ генома тихоходок открыл ученым новые секреты самого живучего в мире животного, одновременно поставив под сомнения выводы, сделанные в более ранних исследованиях. Сравнив гены, взятые у двух видов тихоходок, ученые определили, как эти животные могут быть связаны с другими видами живых существ и за счет каких генов эти крохи способны выживать в результате полной дегидратации.

Международная группа исследователей из университетов Эдинбурга (Шотландии) и Кэйо (Япония) провели секвенирование генов видов Ramazzottius varieornatus и Hypsibius dujardini тихоходок и сравнили их с генами других животных, наиболее близко похожих на них.

Тихоходки, которых еще называют «водяными медведями», вряд ли на первый взгляд можно назвать самым выносливым существом на планете с их-то размером, едва превышающим миллиметр в длину. Но пусть их малый размер не вводит вас в заблуждение. Недавно ученые выяснили, что тихоходки еще «смогут сплясать на вашей могиле», когда наступит настоящий апокалипсис, который уничтожит все живое на планете. Но не их.

Такая живучесть обусловлена сразу несколькими особенностями, которыми обладают тихоходки. Они способны выжить при температуре, варьирующейся от 150 градусов Цельсия и почти до абсолютного нуля, голодать в течение десятилетия. Даже при полной дегидратации (полном отсутствии воды) в их теле, они хоть и засохнут, но без проблем смогут вернуться к жизни, как только условия окружающей среды станут более подходящими.

Более раннее исследование, проведенное другой командой ученых, установило, что за способность выдерживать полное обезвоживание тихоходки обязаны особому белку, так называемому «биостеклу», которое сохраняет клеточную структуру этого животного в целости до тех пор, пока внешняя среда снова не станет влажной. В рамках нового исследования ученые решили узнать, какой именно ген отвечает за столь сложный процесс. Для этого они провели дегидратацию и гидратацию двух видов тихоходок.

Как и следовало ожидать, значительная часть выраженных генов была вовлечена в «ремонт» ДНК, процесс, который запускается, когда, например, тихоходка получает мощную дозу радиоактивного облучения. Другие гены, в свою очередь, стали защищать ДНК-цепочки от окисления. Сравнение полного генома позволило также ответить на вопрос, долгое время мучивший биологов – где место этих очень странных существ на генеалогическом древе?

Тихоходки принадлежат к собственной таксономической группе Tardigrada. С одной стороны, их сегментированные тельца делают их похожими на крошечных насекомых, поэтому их ветвь может быть расположена ближе к крабовым, паукам и жукам, составляющим тип членистоногих. Они обладают четырьмя парами толстеньких и коротеньких лапок с разветвленным коготком, что в свою очередь может создавать очень далекую родственную связь с онихофорами, типом беспозвоночных. В более ранних исследованиях с генетической выборкой были установлены связи между тихоходками и круглыми червями, или нематодами.

Подсчет так называемых HOX-генов, участвующих в установлении последовательности сегментов тела у всех животных, лишь подтвердило выводы этих ранних исследований, показав, что тихоходки обладают пятью HOX-генами, как и те же нематоды. И хотя такое доказательство нельзя назвать убедительным в пользу прямой связи между двумя этими группами, совпадение весьма примечательное, особенно если учесть, что у большинства других видов животных имеется 10 таких генов. Вероятно, чтобы выяснить все генетические особенности тихоходок, придется провести еще далеко не одно подобное исследование.

Пару лет назад ученые выяснили, что 17,5 процентов генома тихоходок (а это примерно 6000 генов) были получены ими от других видов. Большинство из них были бактериями и другими микроорганизмами. Несмотря на то, что и у нас есть несколько генов, полученных в результате так называемого горизонтального переноса генов, это просто огромная доля чужеродных генов для организма.

Согласно новому исследованию, мы можем с уверенностью сказать, что тихоходки обладают «франкенштейнским» геномом. Однако ученые не смогли обнаружить признаков бактериальной ДНК, что наводит на мысль о том, что результаты предыдущих исследований могли оказаться ошибочными.

«Меня очень впечатляют эти крошечные и довольно милые животные уже два десятилетия. Радует, что мы смогли получить истинную картину их генома, и теперь можно начать работу, которая позволит понять этих загадочных живых существ», — говорит исследователь Марк Блакстер из Эдинбургского университета.

Выяснение всех подробностей о том, как тихоходки способны восстанавливать свою ДНК и защищать свои клетки от экстремальных температур и радиации, может привести к открытию новых технологий регенеративной медицины, считают ученые.

«Это только начало. Благодаря более точному пониманию их ДНК мы можем теперь выяснить, как тихоходки сопротивляются экстремальным условиям и средам, и, возможно, в перспективе использовать их особые белки в сфере биотехнологий и медицинских целях», — подытоживает Блакстер.