Вчені описали механізм «заскління» маленьких водяних ведмедів


Акції та знижки відомих брендів
 

Акції та знижки відомих брендів! Детальніше...


Американські вчені опублікували статтю, в якій підтвердили свою гіпотезу про унікальний механізм, який дозволяє тихоходкам переживати висихання. «Маленькі водяні ведмеді», як вперше назвали цих істот ще в 1773 році, здатні заміщувати рідину в своєму тілі спеціальною склоподібною речовиною, і це допомагає їм перечікувати посушливі часи. Два роки тому вже писали про початок цих досліджень, тепер стаття опублікована в рецензованому журналі Molecular Cell.

Тихоходки — мікроскопічні безхребетні, довжина тіла яких не перевищує півтора міліметрів. Вони живуть у вологому середовищі, де харчуються водоростями і мохом, повільно пересуваючись на чотирьох парах коротких і товстих ніг. У них немає ні дихальної, ні кровоносної системи, але є травна, нервова і статева. Деякі фахівці вважають їх родичами членистоногих, інші відносять їх ближче до круглих або кільчастих черв’яків. Відомо трохи менше тисячі видів тихоходок, сто двадцять з яких зустрічаються в Росії.

Тихоходки володіють вражаючою витривалістю. У погані часи вони впадають в анабіоз, втягують кінцівки, зменшуються і набирають вигляду покритої восковою оболонкою бочки. Метаболізм при цьому сповільнюється в десять тисяч разів, а вміст води в організмі зменшується до одного відсотка. У сприятливих умовах тихоходки швидко приходить до тями і оживають.

Ці тварини здатні переносити температуру в -20 градусів Цельсія протягом тридцяти років, можуть півтора роки жити в рідкому кисні при -193 градусах і витримують восьмигодинне охолодження рідким гелієм до -217 градусів. Їх можна цілу годину кип’ятити у воді, і вони все одно виживуть. Не шкодив ні тиск в 6000 атмосфер, ні перебування в чистому сірководні або вуглекислому газі. Половина тихоходок виживає в рентгенівському випромінюванні, яке в тисячу разів перевищує смертельну дозу для людини. В одному з недавніх знаменитих експериментів тихоходок відправили у відкритий космос і опромінювали там в вакуумі ультрафіолетом. Навіть серед підданих найжорсткішому опроміненню тихоходок знайшлися ті, що зуміли вийти з анабіозу і дати потомство.

Здатність тихоходок в сто разів знижувати кількість води в своєму організмі давно представлялася цікавою загадкою для вчених. Деяким організмам допомагає переживати посушливі часи вуглевод трегалоза, і раніше вчені вважали, що це властиво і тихоходкам.

Дослідники з університету Північної Кароліни виявили в геномі тихоходок виду Hypsibius dujardini групу генів, які відповідальні за виробництво специфічних для тихоходок «внутрішньо розупорядкованих» білків, які замінюють майже всю воду в організмі склоподібною матрицею. Вони відносяться до трьох типів — цитозольних, екскретируючих і мітохондріальних білків. За допомогою біоінформатичних передбачень, а також ЯМР, методу кругового дихроїзму та інших досліджень було показано, що всі ці білки дійсно не мають чіткої вторинної структури. Вчені назвали їх TDP (tardigrade-specific intrinsically disordered proteins), щоб підкреслити їх специфічність до тихоходок і відокремити від інших розупорядкованих білків, оскільки гомологів в живій природі у них не знайшлося. В даний момент вчені повідомляють, що гена фосфотази, необхідного для синтезу трегалози, в збірці генома H. dujardini вони не виявили — мабуть, відповідні функції тут виконують тільки TDP.

Щоб досліджувати роботу цих білків, гени тихоходки Hypsibius dujardini вставляли в геноми людських культур, дріжджів і бактерій, спостерігаючи у них потрібні ефекти при висиханні. Вчені з’ясували, що коли тихоходка починає втрачати рідину, в її клітинах запускається експресія генів, що кодують TDP. Чим більше у тихоходки таких генів, тим вона краще справляється з від
сутністю води — тому різні тихоходки володіють різною здатністю до виживання під час посухи. Paramacrobiotus richtersi, наприклад, вмирає, при цьому в її геномі є всього 22 з 52 досліджуваних TDP. Білки заповнюють цитоплазму, формуючи всередині клітини прозору аморфну субстанцію. Існують дві гіпотези, згідно з якими організм виживає при такого роду процесі, який вивчений і для трегалози. Згідно з першою, всі важливі молекули, які можуть постраждати від висихання — білки, нуклеїнові кислоти, сполуки мембран — фізично застрягають в порах склоподібної матриці, що запобігає їх розриву, неправильному згортанню або злипанню. Згідно з другою, сильно гідрофільні молекули TDP (або, у інших тварин, трегалози) безпосередньо заміщають молекули води в цитоплазмі, формуючи замість них водневі зв’язки з великими з’єднаннями. Коли в клітинах знову з’являється надлишок води, TDP розчиняються в ній і «відпускають» всі інші молекули назад.

Захисти свій комп’ютер та смартфон

ESET NOD32

Вчені вважають, що включення генів, які запобігають руйнуванню важливих з’єднань всередині клітин, в геноми інших видів — наприклад, рослин, може дозволити рятувати врожаї під час посухи. Інший варіант застосування нових знань — включення TDP до складу вакцин або ліків. З’ясувалося, що якщо змішати такий білок, наприклад, з ферментом лактатдегідрогеназою, який зазвичай руйнується при видаленні води, і висушити таку суміш, то при вторинному розведенні лактатдегідрогеназа залишається функціональною на сто відсотків. Такий метод може дозволити сильно заощадити при транспортуванні медикаментозних засобів, оскільки їм не потрібно спеціальних охолоджувальних пристроїв для збереження води.

Із-за надзвичайної здатності до виживання і підвищеного інтересу дослідників, з тихоходками пов’язано безліч міфів. У якийсь момент вийшла стаття про те, що тихоходки запозичили мало не сімнадцять відсотків генів у різних тварин, побивши всі рекорди горизонтального транспорту у еукаріот, однак, незабаром з’ясувалося, що це всього лише результат забруднення зразків. Але є і більш продуктивні дослідження про те, що вчені виявили методи захисту від радіації у цих симпатичних пожирачів моху.

Джерело: https://nplus1.ru





Залишити відповідь