Гении выживания – тихоходки подарили человеческим клеткам устойчивость к радиации
Всего лишь один белок водяного медведя или тихоходки - общепризнанного рекордсмена по выживанию в экстремальных условиях, смог повысить устойчивость человеческой ДНК к действию радиации. Учёные уверены, что у этих поразительных существ в запасе есть ещё немало таких же невероятных сюрпризов.
Водные медведи или тихоходки (Tardigrade) – это пухлые микроскопические животные размером с песчинку, которые хоть и близки к нематодам и членистоногим по отдельным признакам, но не относятся ни к тем, ни к другим. Всего насчитывается более тысячи видов тихоходок. Они обитают в морских и пресных водоёмах, а также на суше во влажных местах, то есть вода для них – это неотъемлемое условие для благополучного роста и размножения.
Внешне водные медведи напоминают нечто среднее между гусеницей и голым землекопом и очень гармонично смотрелись бы в каком-нибудь фильме про пришельцев. Но главное, что тихоходки поражают воображение своей способностью к выживанию в экстремальных условиях.
Им не страшен ни холод, ни жара, ни огромное давление, ни радиационное излучение. Эти удивительные создания были запущены в открытый космос и некоторые из них после возвращения смогли дать здоровое потомство. В одном из экспериментов тихоходок поместили на 26 часов в ванну с жидким азотом при температуре минус 253˚С. И всё, что потребовалось, чтобы вернуть их к жизни – это несколько капель воды. К слову, самая низкая температура, зафиксированная на Земле, а именно в Антарктиде, – это всего лишь минус 89,2˚С, так что "запас прочности" у тихоходок необычаен.
Человеку такие подвиги, мягко говоря, не под силу. Поэтому исследователи изо всех сил пытаются выведать у тихоходок их секреты.
При попадании в экстремальную ситуацию водные медведи не пытаются к ней приспособиться, а впадают в анабиоз, то есть у них временно в 10 тысяч раз замедляется обмен веществ. При этом тело тихоходок теряет почти всю жидкость. До сих пор учёные до конца не могут разобраться, как они это делают и какие молекулярные механизмы лежат в основе этих процессов.
Большинство специалистов сходятся во мнении, что ключом к успеху тихоходок является их повышенная способность восстанавливать повреждённую ДНК, особенно при выходе из состояния крайнего усыхания.
Для того чтобы лучше понять, что происходит в организме водных медведей, исследователи вводят их гены в клеточные культуры млекопитающих, в том числе и человека. Именно так и поступила команда молекулярных биологов из Японии, возглавляемая Такэкадзу Куниэдой (Takekazu Kunieda) из Университета Токио.
Для начала учёные секвенировали (определили точное строение) геном тихоходок вида Ramazzottius varieornatus. Представители именно этого вида считаются самыми выносливыми водными медведями. В дальнейшем, экспериментируя с клетками человека и генами тихоходок, исследователи обнаружили, что своеобразным "защитным щитом" для ДНК животных в случае высыхания и воздействия радиации служит белок, известный как Dsup.
Более того, клетки человека, в которых он присутствовал, сами по себе были способны подавлять разрушительное действие радиации на ДНК на 40%. Об этом действительно удивительном открытии сообщается в статье, опубликованной в издании Nature Communications.
Специалисты считают, что новые результаты могут иметь важное значение для медицины. Они открывают дорогу к повышению стрессоустойчивости человеческих клеток, что в один прекрасный день может помочь людям, проходящим курс радиационной терапии.
Кроме этого, защитные молекулярные механизмы не повредили бы и тем, кто работает с ядерными установками. А если колонизация Марса всё-таки состоится, то благодаря тихоходкам, вероятно, удастся вырастить на Красной планете первый урожай.
Интересно, что данные японских специалистов ставят точку в одном более раннем спорном исследовании, касательно тихоходок. Его авторы секвенировали геном другого вида водных медведей — Ramazzottius hypsibius. Тогда учёные установили, что почти пятая часть генов тихоходок заимствована у других животных и растений, то есть приобретена в процессе так называемого горизонтального переноса.
На основе полученных результатов была выдвинута теория о том, что именно высокий процент чужеродных генов и обеспечивает уникальную живучесть тихоходок. Противники выводов нашлись сразу. Они были уверены, что исходные образцы были просто загрязнены. Анализ Куниэды, проведённый с точностью в 100 раз большей, чем спорное исследование, выявил всего лишь 1,2% заимствований.
И, поскольку горизонтальный перенос генов оказался ни при чём, молекулярным биологам и другим специалистам придётся ещё немало потрудиться, чтобы разобраться в таком богатом на сюрпризы материале, как геном тихоходки.