Исследователи секвенировали геном «дьявольского червя». Возможно, это поможет нам адаптироваться к глобальному потеплению
Десять лет назад учёные обнаружили на глубине примерно 1,6 километра под землёй червя. Он оказался самым глубоко живущим, из когда-либо найденных, живым существом, и за его способность жить на глубине и при высоких температурах его прозвали «дьявольским червём». Недавно исследователи из Американского университета (American University) опубликовали статью в журнале Nature Communications, в которой рассказывают о результатах секвенирования генома уникального животного. Генома, в котором содержится информация о том, как организм приспосабливается к невыносимым условиям окружающей среды. Дальнейшие исследования, возможно, смогут подсказать нам, как адаптироваться людям в случае, если глобальное потепление остановить не удастся.
В 2008-м году Гаэтан Боргони (Gaetan Borgonie) из Университета Гента и геолог Туллис Онстотт (Tullis Onstott) из Принстонского университета (Princeton University), когда исследовали подземные бактериальные сообщества на действующих золотых приисках в Южной Африке, обнаружили микроскопического червя глубоко в водоносном горизонте, осадочной горной породе, слои которой разделены подземными водами. Боргони и его команда были ошеломлены — это сложное многоклеточное животное жило в чрезвычайно жаркой среде с малым количеством кислорода и большим количеством метана. Ранее считалось, что такая среда пригодна только для обитания экстремофильных одноклеточных. Исследователи назвали червя Halicephalobus mephisto — в честь Мефистофеля, демона преисподней из легенды о Фаусте.
Эволюционная адаптация к теплу
«Так как среда обитания червя — максимально отдалена от того, к чему мы привыкли на Земле, знания о его геноме помогут нам понять, как, теоретически, живые существа могут выживать за пределами Земли», — рассказывает Джон Брахт (John Bracht), доцент биологии в Американском университете, который возглавлял проект секвенирования генома.
Согласно результатам секвенирования, геном кодирует необычно большое количество белков теплового шока, известных как HSP70 (heat shock protein). Это хорошо изученный ген, который существует у всех форм жизни. Он отвечает за восстановление здоровья после теплового повреждения. У многих других видов нематод, чьи геномы секвенированы, обнаружено гораздо меньше генов, ответственных за HSP70.
При этом многие из обнаруженных генов HSP70 были копиями самих себя. Геном также имел дополнительные копии AIG1 — гена клеточной выживаемости, находимого у растений и животных. Брахт считает, что копии гена — это эволюционные адаптации к жестокой среде, но чтобы подтвердить эту гипотезу, необходимы дополнительные исследования.
«У червя не было иного выбора, кроме как адаптироваться — иначе бы он просто вымер. Мы предполагаем, что когда животное неизбежно подвергается воздействию сильной жары, у него эволюционно, чтобы выжить, появляются копии этих двух генов» — говорит Брахт.
Были найдены и другие виды, у которых те же два семейства генов, HSP70 и AIG1, дублируются. Это двустворчатые, включая съедобных моллюсков, устриц и мидий. У них нашли те же адаптации к жаре, что и у дьявольского червя. Это говорит в пользу гипотезы, что такая закономерность может быть справедлива для организмов, у которых нет возможности избежать воздействия чрезвычайной жары.
«Инопланетяне высадились в Американском университете»
Почти десять лет назад о дьявольском черве никто не знал. Теперь же его активно изучают в разных лабораториях. Когда Брахт привёз дьявольских червей из лаборатории в Южной Африке, в которых их разводят, он заявил своим ученикам: «Инопланетяне высадились в Американском университете!» И эта метафора не слишком далека от действительности. NASA вложилось в исследование, так как оно может помочь учёным в поиске жизни за пределами Земли. Теперь можно включить в программу поиска внеземной жизни и глубинные подземные слои экзопланет.
По словам Брахта, нематоды хорошо подходят для изучения эволюционных адаптаций. Они являются одними из самых распространённых животных на Земле, и, соответственно, адаптировались к разным условиям. В будущем учёные планируют более точно определить, за что именно отвечает HSP70. Одно из возможных направлений работы — попробовать перенести эти гены червю C. elegans, популярному модельному организму, который не приспособлен к жаре, и посмотреть, станет ли он к ней устойчивым.