тихоходки

Тихоходки — удивительные микроскопические животные, похожие на миниатюрных восьминогих мишек с хоботком, давно восхищают ученых своей невероятной устойчивостью к экстремальным условиям. Они могут выдерживать радиацию в дозах, почти в 1000 раз превышающих смертельные для человека, переносить замораживание, высыхание, давление, сопоставимое с глубинами океана, и даже находиться в открытом космосе. Сегодня ученым известно около полутора тысяч видов тихоходок, но лишь немногие из них хорошо изучены.

Группа китайских исследователей во главе с Линцяном Чжаном раскрыла новые аспекты невероятной устойчивости тихоходок к радиации. Ученые исследовали новый вид, Hypsibius henanensis, обнаруженный ими шесть лет назад в образце мха на горе Фуню в провинции Хэнань. Как показало секвенирование, геном этого вида содержит 14,7 тыс. генов.

В новом исследовании, опубликованном в Science, ученые подвергли H. henanensis воздействию различных доз радиации, от низких до экстремально высоких, и проследили за активностью генов. Ответ тихоходки на радиацию исследовали с помощью мультиомиксного анализа, то есть изучая изменения на уровне ДНК, РНК и белков. Оказалось, что при облучении активируется почти 3 тыс. генов, отвечающих за восстановление повреждений ДНК, деление клеток и иммунный ответ. Боб Голдштейн, биолог из Университета Северной Каролины, который уже 25 лет изучает тихоходок, так описал эти кардинальные изменения в работе генов: «Это напоминает то, как в военное время заводы перепрофилируют под производство боеприпасов. Гены этих существ испытывают такую же масштабную перестройку».

Среди генов, которые активируются при воздействии радиации, ученые обнаружили уникальный для тихоходок ген TRID1, о роли которого ранее не было известно. TRID1 кодирует белок, который контролирует «ремонт» ДНК, направляя специальные ферменты к поврежденным участкам. Это позволяет клетке «чинить» двунитевые разрывы и другие повреждения ДНК, вызванные ионизирующим излучением.

Кроме этого, ученые оценили, что от 0,5 до 3,1% генов тихоходки получили от других организмов в результате горизонтального переноса генов. Например, ген DODA1, который предположительно получен от бактерий, позволяет тихоходкам производить беталаины – антиоксидантные пигменты. Эти пигменты поглощают свободные радикалы и другие активные вещества, которые образуются в клетках под воздействием радиации и ответственны за 60-70% всех повреждений, наносимых излучением. Удивительно, но беталаины тихоходок показали аналогичный эффект и в человеческих клетках: обработанные ими клетки гораздо лучше переносили облучение.

Авторы исследования надеются, что в будущем их результаты помогут для защиты астронавтов от радиации во время космических полетов, удаления радиоактивных загрязнений и лечения рака. «Это открытие может помочь повысить устойчивость человеческих клеток к радиации и другим вредным воздействиям, что окажется полезным для пациентов, проходящих лучевую терапию», — говорит Линьцян Чжан. При этом ученые подчеркивают, что молекулярные механизмы устойчивости важно изучать и сравнивать у разных видов тихоходок, ведь они могут отличаться. По словам Голдштейна, «эти животные обладают обширным арсеналом защитных веществ [и механизмов], и, вероятно, ученым предстоит открыть еще немало из них… Мы хотим понять, как они работают и каков их потенциал».