Тихоходки, единственные на Земле многоклеточные, способные жить и даже размножаться в открытом космосе, вероятно, приобрели эту способность, позаимствовав примерно 18% своей ДНК у архей, бактерий, растений и даже грибков, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Тихиходка Hypsibius dujardini"У нас и понятия не было, что геном какого-то животного может содержать так много чужой ДНК. Мы знали, что многие животные часто заимствуют гены у других существ, но мы совсем не ожидали того, что это может происходить в столь промышленных масштабах", — заявил Боб Гольдштейн (Bob Goldstein) из университета Северной Каролины в Чапел-Хилле (США).

В 2007 году ученые совершили удивительное открытие, анализируя данные, собранные российским биоспутником "Фотон-М3": оказалось, что тихододки, небольшие беспозвоночные, дальние родичи раков и насекомых, способны выживать очень долгое время в открытом космосе и даже размножаться в условиях полной невесомости и отсутствия пищи и воды.

Эти необычные качества, как рассказывает Гольдштейн, привлекли внимание многих биологов, генетиков и планетологов, и они решили расшифровать и проанализировать геном этих необычных беспозвоночных, избрав в качестве подопытных тихоходок вида Hypsibius dujardini, побывавших в космосе на борту зонда.

Геном у этих существ относительно большой для их размеров и положения на древе эволюции – он содержит в себе около 215 миллионов "букв"-нуклеотидов, что примерно в два раза больше, чем у червей-нематод, которых ученые используют для экспериментов с беспозвоночными.

Когда ученые начали подсчитывать и изучать гены, их ожидал большой сюрприз – свыше 6,5 тысяч участков ДНК из 38 тысяч генов были "позаимствованы" у других организмов. Большая часть из них была получена от бактерий-экстремофилов, но при этом в геноме тихоходок так же присутствуют гены растений, грибов и архей.

Как данному беспозвоночному удалось "экспроприировать" все эти шесть тысяч генов? По мнению Гольдштейна и его коллег, причиной этого является невероятная способность этого существа к выживанию.

Тихоходки, как объясняют генетики, способны переносить экстремальные формы обезвоживания, когда доля воды в их организме падает до 1-2% от нормы. Когда их тело высушивается, ДНК Hypsibius dujardini, 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 "вшиваются" в геном и остаются в нем, если их появление не приводит к фатальным последствиям для тихоходки и помогает ей выживать. Благодаря этому ДНК тихоходок стало мозаикой из множества своих и чужих участков за 550 миллионов лет эволюции этих существ.

Учитывая то, что многие из этих генов отвечают за реакцию на стресс, починку ДНК и противодействие различным экстремальным факторам, вполне возможно, что данные существа приобрели способность выживать в космосе благодаря позаимствованным генам.

Как считают Гольдштейн и его коллеги, их открытие говорит о том, что так называемый вертикальный обмен генами – заимствование их у других организмов, дирижирует не только эволюцией микробов, среди которых он распространен, но и многоклеточных существ.

Источник: РИА Новости

Чтобы увидеть объект в электронный микроскоп, нужно поместить его (объект, не микроскоп) в вакуум. Молекулы газов, составляющие воздух, поглощают поток электронов, направленный на объект, — примерно так же, как грязь на окуляре обычного, светового микроскопа поглощает свет и не даёт нам разглядеть, что же лежит на предметном стекле. Понятно, что вакуум — это сверхэкстремальное условие, и необходимо делать на него поправку во всём, что мы видим.

Формирование полимерной защиты от вакуума: вверху — на личинке мухи, внизу — на личинке комара. Посередине — то, что вакуум делает с личинкой комара без защитной плёнки. (Фото авторов работы.)Одно из следствий полного вакуума — обезвоживание. В некоторых случаях с этим можно примириться, но, например, если мы хотим увидеть нечто в живом виде, обезвоживание нам такой возможности не даст. Если говорить, скажем, о мельчайших насекомых, то они, понятно, погибают, а к тому же сильно деформируются. Только тихоходки, известные своей чудовищной выносливостью, способны пережить вакуум.

Но, как оказалось, от иссушающего действия вакуума можно защититься. Исследователи из Медицинской школы Университета Хамамацу (Япония) обнаружили, что личинка дрозофилы, будучи облучена электронами, жила в вакуумной камере микроскопа целый час. Без облучения личинка, как обычно, обезвоживалась и погибала. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что электроны модифицируют покровы личинки: молекулы на поверхности тела полимеризуются, образуя что-то вроде дополнительного сплошного чехла (или, если угодно, скафандра). Этот полимерный скафандр был достаточно гибок, чтобы личинка могла двигаться, но при этом не выпускал из её тела ни газ, ни воду. И был довольно прочен, не разрушаясь от прикосновений.

Однако личинкам дрозофил, можно сказать, повезло: на их теле есть такие вещества, которые могут полимеризоваться и образовать «скафандр». А можно ли сделать нечто подобное из искусственных материалов? Учёные под руководством Такахико Хариями поставили следующий опыт: взяли личинку комара, у которой не может быть своего «скафандра», окунули в раствор полисорбата 20 (Tween 20) и облучили электронами. Полисорбат 20 — поверхностно активное вещество, используемое в косметической и пищевой промышленности как растворитель, эмульгатор и детергент. Оказалось, его можно использовать ещё и как защиту от вакуума: после всех обработок личинка комара в течение получаса выдерживала «космические» условия. Без полимерного костюма личинки погибали за несколько минут.

Как пишут исследователи в журнале PNAS, они экспериментировали с разными животными, от муравьёв до плоских червей, и во всех случаях искусственный полимерный костюм успешно защищал какое-то время от иссушающего действия вакуума. Теперь учёные думают над тем, как модифицировать этот «скафандр» так, чтобы он предохранял не только от вакуума, но и от радиации. Если это удастся, то мельчайшие органы и, возможно, клетки можно будет наблюдать в электронном микроскопе в живом виде, что до сих пор было немыслимо: вакуум и радиация делают всякую жизнь в камере микроскопа невозможной.

Если оторваться от микроскопа и, образно говоря, поднять глаза к небу, то можно представить, как мельчайшие насекомые плывут в космическом пространстве, будучи защищены такими вот полимерными скафандрами. Иными словами, насекомые могут, подобно своим фантастическим потомкам зергам, совершать космические путешествия. Хотя стоит, наверное, сразу предостеречь от излишне смелых фантазий: открытый космос — всё-таки не камера электронного микроскопа.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА