Tardigrade so živali, ki uspevajo v skrajnostih. Vodni, mikroskopski nevretenčarji lahko prenašajo tudi temperature zamrzovanja in vrelišča, pa tudi težke razmere v vesolju. Izsušeno tardigrado je mogoče oživiti z dodajanjem vode - tudi desetletja pozneje. Najdemo jih na vseh celinah, vključno z Antarktiko, živijo pa v okoliščinah, od najglobljih oceanskih rovov do najbolj vročih puščav do vrhov Himalaje.
Sorodne vsebine
- Človeški spolni kromosomi so neomejeni zamenjavi DNK
- Kako preživi drobni vodni medved v vesolju?
Zdaj so znanstveniki odkrili, da imajo tardigradi še eno izjemno trditev za slavo: Njihov genom vsebuje največ tuje DNK katere koli znane živalske vrste.
Namesto da podedujejo vse svoje gene od svojih prednikov, tardigradi dobijo ogromno šestino svojega genskega sestava iz nepovezanih rastlin, bakterij, gliv in arhej, danes poročajo raziskovalci v PNAS . Bizaren mešac poudarja dejstvo, da se vrste lahko oblikujejo na precej manj linearne načine, kot si jih običajno predstavljajo.
"Ko večina ljudi pomisli na raznolikost življenja in pretoka genetskih informacij, si predstavljajo drevo z velikimi vejami, ki ustvarjajo manjše, vendar brez povezave med okončinami, " pravi vodja študije Thomas Boothby, podoktorski sodelavec Life Science Research Foundation univerza v Severni Karolini, Chapel Hill. "Začenjamo se zavedati, da bo morda namesto drevesa življenja bolj primerno razmišljati o spletu življenja."
Boothby se je upal na tardigradni genom v upanju, da bo razkril najosnovnejše podlage ekstremnih strategij preživetja bitij. Da bi katalogiziral vsak gen, je s sodelavci najprej izvlekel in sekvenciral veliko kratkih kosov DNK iz tisočerih tardigradov. Z računalniškim programom so te sekve priklopili skupaj, da so ustvarili kodo v celoti.
"Ko smo to storili, smo sprva videli, da je bilo veliko genov, ki so bili videti, kot da ne prihajajo od živali, " pravi Boothby. "Naša reakcija na črevesju je bila, da smo nekaj zmešali in smo gotovo okužili naš vzorec."
Da bi dvojno preverili, se je ekipa obrnila na verižno reakcijo polimeraze, metodo, ki poveča ciljna področja genskega materiala le, če se ujemajo z določenimi prajmeni. V tem primeru so želeli preveriti, ali lahko živalske in bakterijske gene amplificirajo kot enotne enote, kar bi bilo mogoče le, če bi bili fizično povezani znotraj istega genoma. "To smo storili za več kot 100 genov z 98-odstotnim uspehom, " pravi Boothby.
Prepričana, da je bilo njihovo branje genoma pravilno, je ekipa nato rekonstruirala evolucijsko prednike specifičnih genskih sekvenc. To je potrdilo, da so bili podobni tuje gene v resnici samo to, ne pa videz, ki so jih razvili sami tardigradi.
"Rezultati so nam nedvoumno povedali, da geni, ki so videti tuje, resnično izvirajo od živali, " pravi Boothby.
Po vsem povedanem so tardigradni geni izdelani iz 17, 5 odstotka tujega materiala. Večina teh čudnih genov ima bakterijski izvor - na tisoče vrst je predstavljenih v gardi tardigrada. Številni geni so znani ali sumijo, da igrajo vloge v stresni toleranci za svoje prvotne lastnike.
"Mislim, da so ugotovitve nadvse presenetljive, " pravi Andrew Roger, biolog z univerze Dalhousie v Kanadi. Da je žival lahko pridobila tako velik delež svojih genov iz tujih virov, je "neverjetno in brez primere."
V nekaterih primerih so tuji geni dejansko nadomestili tardigradne, v drugih pa so tardigradi obdržali svoje različice, vendar so vključili eno ali več kopij iz ene ali več vrst bakterij. "Špekuliramo, da ni šlo za enkratni dogodek, ampak verjetno še vedno traja in se morda dogaja še danes, " pravi Boothby.
Tardigradi dobijo do 17, 5 odstotka svojih genov iz nepovezanih organizmov. (STEVE GSCHMEISSNER / Knjižnica znanstvenih fotografij / Corbis) Raziskovalci že leta vedo, da lahko bakterije in drugi mikrobi sodelujejo pri horizontalnem prenosu genov - zamenjavi genskega materiala med nepovezanimi vrstami. Toda šele pred kratkim so se znanstveniki začeli zavedati, da se ta metoda genskega razvoja lahko pojavi tudi pri živalih.
V primerjavi s tardigradi genomi drugih živali, vključno s človekom, vsebujejo zelo malo tujih snovi. Do sedaj so rotifierji - še ena mikroskopska vodna žival -, znašali 8 do 9 odstotkov. Za tardigrade in rotatorje ima močan odmerek tujih genov pomembno vlogo pri podeljevanju vrhunskih sposobnosti preživetja.
"Če lahko pridobijo DNK od organizmov, ki že živijo v stresnih okoljih, bodo morda izbrali nekaj istih trikov, " pravi Boothby. Toda natančno, kako je tardigradam uspelo zlepiti toliko tujih genetskih snovi, ostaja neznano.
Boothby in njegovi sodelavci sumijo, da lahko sposobnost živali, da se izsušijo in reanimirajo, lahko igra pomembno vlogo. Ko se tardigradi izsušijo, se njihovi genomi drobijo. Potem ko jih obnavlja življenjska tekočina, membrana, ki obdaja njihove celice, še nekaj časa pušča in ker celice hitro delajo na popravilu lastnih genomov, lahko slučajno delajo v nekem DNK iz okolja.
"Ta članek potrjuje pomen študije celotnega genoma, ki je uporabljena za nenavaden, a zelo zanimiv in pogosto zanemarjen živalski model, " pravi Roberto Bertolani, evolucijski zoolog na Univerzi v Modeni in Reggio Emilia v Italiji.
"Ena zanimiva točka, ki jo avtorji navajajo, je možna povezava med izsušitvijo, puščanjem membran in razpadom DNK, ki lahko te živali predpostavljajo vključitev in vključevanje številnih tujih genov."
Za zdaj je to le hipoteza, zato Boothby načrtuje preiskati ta in druga dolgotrajna vprašanja. Njegovo delo s tem ekstremnim bitjem bi človeku lahko celo uspelo preživeti: Preučevanje tardigradnih genov bo nekega dne lahko pripomoglo k razvoju zdravil in cepiv, ki jih ni več treba hraniti na ledu, temveč jih je treba na mestu samem izsušiti in reanimirati. podeželska klinika ali krizno območje.
