Исследователи из Университета Северной Каролины расшифровали геном тихоходки, микроскопического беспозвоночного существа. Неожиданностью для биологов стал тот факт, что более 17% своего генома тихоходки позаимствовали у других животных и растений.
«Мы и понятия не имели, что геном животного может содержать такой большой процент чужеродного ДНК,- поделился своим удивлением Боб Гольдштейн, соавтор работы. – Науке известны случаи заимствования ДНК, но никогда мы не наблюдали этого в таких масштабах».
Более 6500 чужеродных генов тихоходки позаимствовано у бактерий, растений, грибов и архей. Заимствование происходит через горизонтальный перенос генов — процесс, в котором организм передаёт генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Противоположностью данного процесса является вертикальный перенос генов, когда организм получает генетический материал от своих предков. В частности, генная инженерия как раз занимается искусственным горизонтальным переносом генов.
Большинство животных имеют не более 1% заимствованных у других видов генов. До сих пор рекорд по содержанию чужеродного ДНК держали коловратки. Это микроскопические многоклеточные животные, получившие имя от их так называемого коловращательного аппарата — ресничного образования на переднем конце тела, который используется для питания и движения. Но и коловраток процент чужеродных генов не превышал 8%.
Тихоходки относятся к экстремофилам — они поразительно выносливы, и способны переносить экстремальные формы обезвоживания, когда доля воды в их организме падает до 1-2% от нормы. В полном соответствии с пословицей «тише едешь — дальше будешь», они выдерживают пребывание в течение 20 месяцев в жидком кислороде при ?193 °C, нагрев до 60—65 °С в течение 10 ч, давление до 6000 атмосфер, нахождение в течение нескольких дней в открытом космосе. Доза в 570000 рентген (это в 1000 раз больше смертельной дозы для человека) убивает всего половину облучаемых тихоходок.
Когда их тельце высушивается, ДНК, скорее всего, распадается на крупные фрагменты. В тот момент, когда период экстремальных условий заканчивается, их тело заново наполняется водой, и особые белки «сшивают» и восстанавливают поврежденную ДНК. В этот момент в клетки, благодаря расширенным порам, могут попадать фрагменты чужой ДНК, которые также встраиваются в геном.
«Мы привычно думаем о древе жизни и вертикальном переносе генов, при котором ДНК передаётся нам от мамы с папой,- рассуждает Томас Бутсби [Thomas Boothby], один из авторов работы. – Но по мере изучения и признания работы механизма горизонтального переноса генов, мы меняем своё представление о ходе эволюции, изменению генетического материала и стабильности геномов. Вместо древа жизни нам следует представить паутину жизни, по которой путешествует генетическая информация. Мы начинаем менять своё представление о схеме работы эволюции, и это здорово».
Комментарии (21)
ServPonomarev
25.11.2015 10:45+2Учитывая живучесть тихоходок, есть смысл им хранить в себе геномы других существ. Резервное копирование на случай Апокалипсиса всего живого.
vlivyur
25.11.2015 10:54+1Хорошо бы ещё раскладывали по полочкам и подписывали. А так получается детский сундучок с сокровищами, куда всё ссыпается и перетряхивается — ценность только для носителя, но не для окружающих.
lucius
25.11.2015 10:57+1А может ДНК тихоходок содержит ДНК других организмов просто потому, что они очень древние? Другие организмы на заре зарождения жизни ответвились и продолжали эволюционировать сами по себе.
Слабо верится, что ДНК разваливалось, туда нападали в кучу ДНК других организмов, всё это сращивалось и в итоге опять получалась тихоходка непоколебимая.
Просьба прокомментировать специалистом данный момент.
SelenIT2
25.11.2015 12:01+3Как минимум, тихоходки — достаточно высокоорганизованные многоклеточные животные, и ДНК-последовательности, которых нет у других животных, но есть у растений/грибов, очень вряд ли могли так выборочно сохраниться от общего предка, Оккам усиленно отмахивается бритвой от такого предположения.
А горизонтальный перенос — «это норма ©», у нас самих целый 1% ДНК от вирусов. Для системы репарации ДНК главное, чтобы стыкуемые концы подходили друг к другу, а если чужой фрагмент попадет в некодирующий участок (интрон, аналог «закомментаренного» куска программы), функциональность организма вполне может «ничего и не заметить». У тихоходок таких вставок побольше — но на фоне прочих их необычностей эта не так уж сильно и выделяется..:)3dtim
25.11.2015 16:30а вот в порядке бреда, как человеку заполучить кусочек чужого ДНК (например от котика) естественным способом? Через пищу или грязные руки? может через ранку?
whex
25.11.2015 17:41+1Берём котика, отрезаем кусочек ДНК, берём вирус (вроде бактериофага — он даже на шприц похож), запихиваем в него кусочек ДНК котика, инфицируемся вирусом. И это почти не бред.
vakimov
25.11.2015 15:06+1Хотя я не специалист, и не знаю как именно проверяются участки генома на принадлежность к тому или иному виду, но предположу что появление вида настолько долгий процесс, что из-за множества случайных, пусть и управляемых эволюцией, изменений геном изменяется равномерно. Тогда определить принадлежность генома или его части к определенному виду можно путем сравнения процента схожести. Иными словами если от вида тихоходак образовался любой другой, то его генотип был бы не имел бы похожих участков. Тем более, что генотип тихоходок тоже скорее всего менялся бы, пусть и оставаясь в пределах вида тихоходок.
Думаю вам правильно не верится, что ДНК собравшись из мусора получало бы ДНК все той же тихоходки. Скорее всего мусор попадает нечасто, а когда попадает, вряд ли часто будет давать хороший результат. Но собственно так же работает естественная мутация — чаще портит, изредка помогает, но когда помогает закрепляется за видом. Просто у тихоходок к мутации (случайном изменении в случайном участке ДНК) добавляется еще и горизонтальный перенос (случайная замена случайного куска ДНК на кусок ДНК случайного вида). Точнее это не только у тихоходок так. Просто у них, судя по всему, этот механизм более выражен.
BubaVV
25.11.2015 11:49-4Примерно 95% букв текста «Лада седан баклажан» позаимствованы из «Войны и мира»
SelenIT2
25.11.2015 12:04100% букв позаимствованы из алфавита:). Но тут всё-таки уместнее аналогия с целыми «крылатыми фразами», кочующими (с небольшими изменениями) по разным
пабликам фконтагпроизведениям.
Plone
25.11.2015 12:08Э-эм. Если они так легко встраивают чужую ДНК, то почему они до сих пор кардинально не поменялись, включая внешний облик?
Yuuri
25.11.2015 14:16Далеко не все фрагменты ДНК вообще на что-то влияют. Ну и насчёт «не поменялись» – вам есть, с чем сравнить? ;)
vakimov
25.11.2015 15:17Чтобы она кардинально поменялось нужно было бы, чтобы этот механизм горизонтального переноса (высыхание и восстановление) сохранялся бы на протяжении всех изменений вызванных горизонтальным переносом. Так что не так уж и кардинально она может измениться, но тем не менее она вполне могла прокачать свою экстримофильность до OVER 9000 благодаря именно горизонтальному переносу. Но это предположение нельзя проверить не имея на руках более раннего представителя этого вида. Так что, как правильно заметил Yuuri, нам не с чем сравнивать.
ruikarikun
25.11.2015 15:55Сторонники теорий заговора могли бы предположить, что тихоходки — результат генетических разработок древних цивилизаций.
ProVal
Черт. Это же советники Альянса! (с ножками)
PS. Реддит тоже это заметил и уже сделал нужную картинку http://i.imgur.com/7qp2Y.jpg
Meklon