Naukowcy odkrywają tajemnicę najbardziej wytrwałego stworzenia na Ziemi, zaglądając do jego genomu.
Cyganie to mikroskopijne bezkręgowce znane ze swojej zdolności do przetrwania i rozmnażania się nawet w najbardziej niesprzyjających warunkach: w ciemności, ekstremalnym zimnie i upale, wysokim ciśnieniu, bardzo zasolonym środowisku, a nawet w próżni kosmicznej. Naukowcy byli w stanie rozszyfrować jedną z ich supermocy – zdolność do łatwego tolerowania całkowitego braku wody.
Szczegóły otwarcia
Chociaż nie można ich zobaczyć gołym okiem, żyją wszędzie – w morzu i słodkiej wodzie, na lądzie, a nawet na pokrytej lodem Antarktydzie. Można je również znaleźć na obszarach skażonych promieniowaniem, ponieważ łatwo tolerują takie warunki.
Poprzednie badania wykazały, że unikalny zestaw genów umożliwia ćmom przetrwanie w warunkach nie do zniesienia dla innych organizmów, więc naukowcy zaczęli dekodować genom tych niesamowitych stworzeń.
Zespół z Wielkiej Brytanii, Norwegii i Japonii zbadał geny odpowiedzialne za anhydrobiozę, stan uśpienia, w który wchodzą nieme zwierzęta, aby zachować ostatnie zasoby wody, gdy są prawie całkowicie suche. Pozwala im to zatrzymać metabolizm do czasu, aż sytuacja wokół nich znów stanie się korzystna, nawet jeśli zajmie to dziesięciolecia. Następnie wznawiają proces metaboliczny, uzupełniają zapasy wilgoci i żyją dalej.
Geny regulujące ten proces znajdują się w różnych częściach komórki, a charakterystyczną cechą przynajmniej niektórych gatunków cichych ruchowców jest to, że istnieją dwa zestawy genów jednocześnie. Podobnie jak niektóre inne zwierzęta, mają one również gen odporności na stres.
Aby zrozumieć, w jaki sposób taki genom ewoluował i skąd wzięły się tak odporne stworzenia, naukowcy zidentyfikowali i zbadali sekwencje genów z 13 rodzajów ćm. Próbka obejmuje przedstawicieli dwóch głównych klas tego typu – Heterotardigrada i Eutardigrada.
Początkowo sugerowali, że odporność na wysychanie prawdopodobnie powstała jako adaptacja do środowiska lądowego, gdy ciche poruszacze zaczęły rozprzestrzeniać się poza wody morskie. W rzeczywistości jednak odkryli złożoną sieć genetycznych powiązań, których niektóre ogniwa zostały zduplikowane u niektórych gatunków, a u innych były całkowicie nieobecne. Jednocześnie skuteczność leczenia anhydrobiotycznego nie zawsze zależy od rodzajów i liczby genów, które wydają się być z nim związane.
Naukowcy pozostawili dalsze “rozwikłanie” genomu na przyszłość, ale uzyskane informacje wystarczyły do odtworzenia głównego łańcucha ewolucji wolno poruszających się zwierząt.
- Po pierwsze, udało nam się potwierdzić hipotezę, że wspólny przodek wszystkich wolno poruszających się zwierząt musiał przystosować się do życia na morzu – posiadał część genów odpowiedzialnych za przetrwanie suszy. Mogło się to zdarzyć podczas przesiedlenia do zbiorników słodkowodnych, gdzie woda jest również dostępna, ale w przeciwieństwie do morza, istnieje również ryzyko spłycenia i wyschnięcia.
- Ponadto analiza wykazała, że różne gatunki ćmy otrzymały niektóre z tych genów po oddzieleniu się od jednego wspólnego przodka. Wskazują na to różne zestawy genów i różne zachowanie białek u różnych gatunków – na przykład u niektórych zamieniają się one w granulki po wysuszeniu, a u innych w cienkie nitki. Tak więc rozwój odporności na ekstremalnie suche warunki odbywał się w co najmniej dwóch etapach.
Co dokładnie robią cisi przewoźnicy, aby przetrwać?
W nowym artykule zespół naukowców twierdzi, że odkrył co najmniej jeden z chemicznych przełączników, który umożliwia anabiozę, zwaną również “dostrojeniem”.
W serii eksperymentów znaleziono dowody na to, że reaktywne formy tlenu (ROS) wydają się odgrywać ważną rolę w pośredniczeniu w procesie strojenia.
Naukowcy odkryli, że u cichych ćmy ROS wydają się sygnalizować utlenianie aminokwasu cysteiny, który z kolei ma kluczowe znaczenie dla tworzenia melodii. A kiedy zespół znalazł sposób na wyłączenie zdolności do utleniania cysteiny u swoich maleńkich obiektów, noctules natychmiast straciły zdolność do strojenia.
Te konkretne ustalenia opierają się na badaniu tylko jednego gatunku, Hypsibius exemplaris. I nawet jeśli badanie to przejdzie dalszą kontrolę niezależnych ekspertów, naukowcy rozumieją, że to dopiero początek ich pracy. Faktem jest, że nie wszystkie gatunki tych stworzeń podlegają tuningowi – niektóre późniejsze gatunki stosują inne strategie przetrwania, które nie zostały jeszcze zbadane.
