Ещё вчера обратил внимание на необычную новость, которую ждал давно в качестве примера горизонтального переноса генов в эукариотических клетках. Дарья Загорская в тексте "Гении выживания – тихоходки подарили человеческим клеткам устойчивость к радиации (21/9/16)" реферировала статью

{Hashimoto} Takuma Hashimoto at al (28 авторов). Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein // Nature Communications 7, 12808 (2016). Published online 20 September 2016. doi 10.1038/ncomms12808

Abstract. Tardigrades, also known as water bears, are small aquatic animals. Some tardigrade species tolerate almost complete dehydration and exhibit extraordinary tolerance to various physical extremes in the dehydrated state. Here we determine a high-quality genome sequence of Ramazzottius varieornatus, one of the most stress-tolerant tardigrade species. Precise gene repertoire analyses reveal the presence of a small proportion (1.2% or less) of putative foreign genes, loss of gene pathways that promote stress damage, expansion of gene families related to ameliorating damage, and evolution and high expression of novel tardigrade-unique proteins. Minor changes in the gene expression profiles during dehydration and rehydration suggest constitutive expression of tolerance-related genes. Using human cultured cells, we demonstrate that a tardigrade-unique DNA-associating protein suppresses X-ray-induced DNA damage by ∼40% and improves radiotolerance. These findings indicate the relevance of tardigrade-unique proteins to tolerability and tardigrades could be a bountiful source of new protection genes and mechanisms.

Вернёмся к тексту новости на русском.

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. Большинство видов этих микроскопических полупрозрачных существ размером от 0,5 до 1,5 миллиметра населяют мхи и лишайники. Есть также тихоходки, обитающие в пресных водоёмах и морях. 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.

Белок Dsup (Damage suppressor) достаточно подробно описан в единственной статье [Hashimoto], что достаточно странно. Поэтому, из того ажиотажа, который возник буквально за один день во время написания этого поста, вокруг экстремальных характеристик водного медведя, следует однозначный вывод.

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.

Посмотрите видео, где тихоходки - водные медведи показаны живыми. Прекрасное видео, особенно, когда вспоминаешь, что их размер от 0,5 до 1,5 мм!

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.

Посмотрите видео, где за 4 минуты можно увидеть реконструкцию жизни водного медведя.

И ещё несколько видео, которые сильнее любой фантастики, хотя показывают жизнь полноценного организма-экстремала размером всего 500 микрон.

What Is A Water Bear? = кто такой водный медведь?

Water Bear Being A Water Bear = формирование водного медведя.

First Animal to Survive in Space = первое животное, выжившее в открытом космосе!

How To Find Water Bears = как найти водных медведей?

Впрочем, наберите Water Bear в YouTube и размышляйте о том, как клетка становится живым организмом - водным медведем!