Как тихоходки стали самыми живучими существами на планете? Показала расшифровка генома

Микроскопические существа тихоходки — это тип беспозвоночных, которых нельзя увидеть невооруженным глазом, но которые обитают повсюду: в морской и пресной воде, на суше и даже в покрытой льдом Антарктиде. Они известны своими способностями к выживанию, так как могут перенести высокие дозы радиации, понижение кислорода в воздухе, слишком высокие и слишком низкие температуры и экстремальное давление.

Во время прошлых исследований выяснилось, что выжить в невыносимых для других организмов условиях тихоходкам позволяет уникальный набор генов. А сейчас ученым удалось понять, как тихоходки приобрели одну из своих «суперспособностей» — переносить полное отсутствие воды. Об открытии сообщается в журнале Genome Biology and Evolution, о нем пишет портал EeurekAlert.

Ученые из Великобритании, Норвегии и Японии исследовали гены, которые отвечают за ангидробиоз — это состояние покоя, в которое тихоходки впадают, сохраняя последние ресурсы организма при почти полном высыхании. Это позволяет им остановить метаболизм, а когда ситуация вокруг улучшится — снова запустить его, восполнить запасы влаги и жить дальше.

Гены, которые регулируют этот процесс, находятся в разных частях клетки, при этом отличительной чертой тихоходок, как минимум некоторых видов, является то, что этих наборов генов два. Также у тихоходок, как и у некоторых других животных, есть ген устойчивости к стрессам.

Чтобы понять, как сложился такой геном и откуда вообще взялись такие живучие тихоходки, ученые идентифицировали и исследовали последовательности генов у 13 родов тихоходок. В выборку попали представители двух основных классов этого типа — Heterotardigrada и Eutardigrada.

Изначально они предполагали, что устойчивость к высыханию, вероятно, возникла как адаптация к наземной среде, когда тихоходки начали распространяться за пределами морских вод. Но в реальности обнаружили сложную сеть генетических переплетений, некоторые звенья которой у отдельных видов дублировались, а у других — отсутствовали вовсе. При этом эффективность ангридробиоза не всегда зависит от видов и количества генов, которые, казалось бы, должны быть с этим связаны.

Дальнейшее «распутывание» генома исследователи оставили на будущее, но полученной информации хватило, чтобы восстановить основную цепочку эволюции тихоходок.

Во-первых, удалось подтвердить гипотезу: действительно, когда-то общему предку всех тихоходок пришлось приспосабливаться к жизни вне моря — и тогда у него появилась часть генов, отвечающая за спасение от засухи. Возможно, это произошло при переселении в водно-наземную среду или в пресные водоемы, где вода есть, но в отличие от моря существует и риск обмеления и высыхания.

Кроме того, анализ генов показал, что разные классы тихоходок получили некоторые из «противозасушливых» генов уже после разделения. На это указывают разные наборы генов и разное поведение белков у разных видов — например, где-то они при высыхании превращаются в гранулы, а где-то в тонкие нити. Таким образом, формирование устойчивости к слишком засушливым условиям проходило как минимум в два этапа.