Tardigrad on loomad, kes õitsevad äärmuses. Tuntud ka kui vesikarud või sammalpõrsad, võivad vees elavad, mikroskoopilised selgrootud elada nii külmumis- ja keemistemperatuurid kui ka kosmose karmid tingimused. Kuivatatud tardigrade saab taaselustada lihtsalt vee lisamisega - isegi aastakümneid hiljem. Neid leidub igal mandril, sealhulgas Antarktikas, ja nad elavad keskkonnas, mis ulatub sügavaimatest ookeanikaevikutest kuni kuumimate kõrbeteni kuni Himaalaja tippudeni.
Seotud sisu
- Inimese sugukromosoomid on lohakad DNA-vahetajad
- Kuidas pisike veemarikas kosmoses ellu jääb?
Nüüd on teadlased avastanud, et tardigraadidel on veel üks äärmuslik kuulsuse väide: nende genoom sisaldab teadaolevate loomaliikide kõige võõramat DNA-d.
Selle asemel, et kõiki oma geene oma esivanematelt pärida, saavad tardigraadid ilmatu taimede, bakterite, seente ja arheanide käest ilmatu kuuendiku oma geneetilisest meigist, teatavad teadlased täna PNAS-is . Veider mashup tõstab esile asjaolu, et liigid võivad kuju saada palju vähem lineaarsetel viisidel, mida tavaliselt ette kujutatakse.
"Kui enamik inimesi mõtleb elu mitmekesisusele ja geneetilise teabe liikumisele, pildistavad nad puu, millel on suured oksad, mis tekitavad väiksemaid, kuid millel puudub igasugune seos jäsemete vahel, " ütleb uuringu juht Thomas Boothby, Life Sciences Research Foundationi järeldoktori kaastöötaja Põhja-Carolina ülikool, Chapel Hill. "Oleme hakanud mõistma, et elupuu asemel võiks olla mõttekam mõelda elu veebi."
Boothby pöördus tardigrade genoomi poole lootuses paljastada olendite äärmuslike ellujäämisstrateegiate kõige põhilisemad alused. Iga geeni kataloogimiseks ekstraheeris ja sekveneeris ta koos kolleegidega tuhandetest tardigraadidest palju lühikesi DNA tükke. Arvutiprogrammi abil õmblesid nad need järjestused kokku, et kogu kood toota.
"Kui me seda tegime, nägime alguses, et oli palju geene, mis nägid välja nagu poleks pärit loomadest, " räägib Boothby. "Meie soolestiku reaktsioon oli see, et ajasime midagi segamini ja pidime oma proovi saastuma."
Topeltkontrolliks pöördus meeskond polümeraasi ahelreaktsiooni poole - meetodisse, mis võimendab geneetilise materjali sihtpiirkondi ainult juhul, kui need sobivad konkreetsete praimeritega. Sel juhul soovisid nad teada, kas nad suudavad loomade ja bakterite geene võimendada üksikute üksustena, mis oleks võimalik ainult siis, kui nad oleksid füüsiliselt seotud sama genoomi sees. "Tegime seda enam kui 100 geeni jaoks, 98-protsendilise eduga, " räägib Boothby.
Veendunud, et nende genoomi lugemine oli õige, rekonstrueeris meeskond spetsiifiliste geenijärjestuste evolutsioonilise esivanema. See kinnitas, et see, mis nägi välja nagu võõrad geenid, oli just see, mitte tardigraadide endi välja töötatud välimus.
"Tulemused ütlesid meile üsna ühemõtteliselt, et võõrad geenid pärinevad tõepoolest mitteloomadest, " räägib Boothby.
Kõike öeldes on tardigrade geenid valmistatud 17, 5 protsendist võõrmaterjalist. Enamikul neist kummalistest geenidest on bakteriaalne päritolu - tardigrade geneetilises koosseisus on esindatud tuhanded liigid. Paljud geenid on teada või arvatakse, et nende roll on nende algsete omanike stressitaluvuses.
"Ma leian, et leiud on üllatavad, " ütleb Kanada Dalhousie ülikooli bioloog Andrew Roger. See, et loom võiks omandada välismaistest allikatest nii suure osa oma geenidest, on "hämmastav ja enneolematu".
Mõnel juhul on võõrad geenid tegelikult asendanud tardigrade geene, samas kui teistes pidasid tardigraadid oma versioone, kuid ühendasid ühe või mitme bakteriliigi ühe või mitme koopia. "Me spekuleerime, et see polnud ühekordne sündmus, kuid tõenäoliselt kestis ja võib toimuda ka täna, " räägib Boothby.
Tardigraadid saavad kuni 17, 5 protsenti oma geenidest sõltumatutest organismidest. (STEVE GSCHMEISSNER / Teadusfoto raamatukogu / Corbis) Teadlased on aastaid teadnud, et bakterid ja muud mikroobid võivad osaleda geeni horisontaalses ülekandmises - geneetilise materjali vahetamises omavahel mitteseotud liikide vahel. Kuid alles hiljuti hakkasid teadlased mõistma, et see geneetilise arengu meetod võib esineda ka loomadel.
Võrreldes tardigradadega sisaldavad teiste loomade, sealhulgas inimeste genoomid väga vähe võõrast materjali. Siiani pidasid rotaatorid - veel üks mikroskoopiline veeloom - rekordit 8–9 protsenti. Tardigraade ja pöörderikke mängib võõraste geenide suur annus tõenäoliselt olulist rolli nende heade ellujäämisoskuste andmisel.
"Kui nad saavad DNA-d hankida organismidest, mis elavad juba stressirohkes keskkonnas, võivad nad olla võimelised proovima mõnda sama trikki, " sõnab Boothby. Kuid täpselt on teadmata, kuidas tardigraadid suutsid nii palju võõrast geneetilist materjali munakivisillutisega välja kaevata.
Boothby ja tema kolleegid kahtlustavad, et rolli võib mängida loomade võime kuivada ja taaselustada. Kui tardigraadid kuivavad, killustuvad nende genoomid. Pärast seda, kui elu andev vedelik neid taastab, püsivad nende rakke ümbritsevad membraanid mõnda aega lekivad ning kuna rakud töötavad kiiresti oma genoomide parandamiseks, võivad nad kogemata töötada mõnes keskkonnas paiknevas DNA-s.
"See dokument kinnitab kogu genoomi uurimise olulisust, rakendades seda ebahariliku, kuid väga huvitava ja sageli tähelepanuta jäetud loommudeli jaoks, " ütleb Roberto Bertolani, Itaalia Modena ülikooli ja Reggio Emilia evolutsiooniline zooloog.
"Üks huvitav seik, mille autorid esile tõstavad, on kuivamise, membraani lekke ja DNA purunemise võimalik seos, mis võib eelsoodustada neid loomi paljude võõraste geenide integreerimiseks ja integreerimiseks."
Praegu on see vaid hüpotees, seetõttu kavatseb Boothby seda ja muid püsivaid küsimusi uurida. Tema töö selle äärmusliku olendiga võib anda inimestele isegi parema ellujäämisvõimaluse: tardigraadigeenide uurimine võib ühel päeval aidata välja töötada selliseid ravimeid ja vaktsiine, mida ei pea enam jääl hoidma, vaid mida saab kuivatada ja kohapeal taaselustada. valla kliinik või kriisitsoon.
