Найкоротший геном комахи - відповідь екстремальним холодів і посухи
В Антарктиці живе особливий вид комарів-звонцов (Belgica antarctica), який є ендеміком цієї непростої місцевості і є найбільшим істинно сухопутним (ніколи не залишають поверхню землі) тваринам цього білого континенту.
Це маленьке комаха (в довжину менше 5 міліметрів), не має крил і майже всі два роки свого періоду окукливания проводить в льодах Антарктиди. Стаючи дорослою особиною, воно від 7 до 10 днів злучається, відкладає яйця і вмирає.
Вчені з США секвенували геном незвичайної істоти і з`ясували, що у нього найкоротший генетичний код з усіх комах світу - близько 99 мільйонів пар основ. попередні "рекордсмени" - Платтяна воша і паразит із загону віялокрилих - обходяться 105 і 108 мільйонами пар нуклеотидів, відповідно.
Як з`ясували вчені, в геномі комара-звонца відсутні багато сегментів і повторювані елементи ДНК, які не відповідають за виробництво білків, але зустрічаються в генетичному коді більшості інших тварин.
Два представники виду Belgica antarctica (фото Richard E. Lee).
Ймовірно, справа в суворій середовищі існування, передбачає Девід Денлінгер (David Denlinger), професор ентомології, еволюції, екології та біології організмів університету Огайо. відсутність такого "багажу" може бути відповіддю на холодні і сухі умови життя комахи.
"вони "обгризли" геном до самих кісток і зменшили до того мінімуму, який раніше вважався неможливим. Буде цікаво дізнатися, чи мають настільки маленькими геномами інші екстремофили Антарктики або ж це унікальна риса комарів-звонцов. Поки ми цього не знаємо", - Говорить професор.
Все ті частини ДНК, що відсутні у цих комах-рекордсменів, генетики часто називають "сміттєвої ДНК". Спочатку вченим було не ясно, які функції вона виконує, але зараз дослідники вже розібралися в цьому питанні. Зокрема, "сміттєва ДНК" відповідає за регуляцію роботи генів і бере участь в багатьох процесах, пов`язаних з хворобами.
Можливо, відсутність всього цього "доповнення", Такого важливого для життя організмів, все ж має якісь свої переваги? Допомагає представникам виду B. antarctica вижити?
Особливою витривалістю хірономіди мають на стадії личинки (фото Richard E. Lee).
"Поки ми не розуміємо, яка ціна позбавлення від цього багажу. Але виглядає так, ніби переваг маса", - Повідомляє Денлінгер.
Цікаво, що геном комарів-звонцов при всій своїй малості містить масу функціональних генів - близько 13500 (як і у багатьох інших комах).
Відзначимо, що професор і його команда зацікавилися представниками виду B. antarctica не випадково. Їх цікавила робота білків теплового шоку. Ці сполуки допомагають живуть на території холодних районів Землі істотам протистояти низьких температур. Однак у більшості організмів вони з`являються лише в умовах стресу, а після потепління досить швидко перестають вироблятися. Тіла комарів-звонцов виробляють їх постійно, поки ті перебувають на стадії личинки.
Так вчені розшукують личинки B. antarctica (фото Peter Rejcek).
Крім того, істоти з рекордно коротким геномом можуть спокійно переживати втрату 70% вологи свого тіла. Решта комахи зазвичай не долають бар`єр в 20%.
"Вони виглядають як маленькі висушені родзинки, потім ми ллємо на них воду, вони роздуваються і продовжують собі жити як ні в чому не бувало, - розповідає Денлінгер - Здатність перенести таку високу ступінь дегідратації - одна з ключових умов виживання при низьких температурах. Якимось чином клітини цих комах продовжують функціонувати в нормальному режимі".
У статті, що вийшла в журналі Nature Communications, ентомологи пишуть, що потягнув або хижаків, які загрожують життю комарів-звонцов в їх природному середовищі існування, виявлено не було. Самі вони харчуються багатими азотом екскрементами пінгвінів, водоростями і бактеріями. Але ворогами залишаються сильний мороз, сухість повітря і високий рівень ультрафіолетового випромінювання.
Секрети виживання комах знадобляться людям, впевнена група Делінгер. Наприклад, для розробки методів збереження органів при трансплантації. Може бути, вченим згодом вдасться створити технології, які дають змогу захистити тканини від згубного впливу низьких температур.
