Tardigradele sunt animale care prospera în extreme. Cunoscute și sub numele de urși de apă sau purcei de mușchi, nevertebratele acvatice, microscopice pot supraviețui temperaturilor de îngheț și fierbere, precum și condițiilor dure ale spațiului exterior. Un tardigrad uscat poate fi reanimat doar prin adăugarea de apă - chiar și mai multe decenii mai târziu. Sunt găsite pe toate continentele, inclusiv în Antarctica, și trăiesc în medii care merg de la cele mai adânci tranșee oceanice până la cele mai tari deserturi până în vârfurile Himalaya.
Continut Asemanator
- Cromozomii de sex uman sunt schimbători de ADN sloppy
- Cum supraviețuiește Tiny Waterbear în spațiul exterior?
Acum, oamenii de știință au descoperit că tardigenții au încă o pretenție extremă faimoasă: Genomul lor conține ADN-ul cel mai străin al oricărei specii animale cunoscute.
În loc să moștenească toate genele lor de la strămoșii lor, târgradii obțin o șesime din machiajul lor genetic de la plante, bacterii, ciuperci și arheieni fără legătură, relatează cercetătorii astăzi în PNAS . Mashup-ul bizar scoate în evidență faptul că speciile pot lua formă în moduri mult mai puțin liniare pe care le-a imaginat în mod obișnuit.
„Când majoritatea oamenilor se gândesc la diversitatea vieții și a fluxului de informații genetice, ei imaginează un copac cu ramuri mari care generează altele mai mici, dar fără nicio legătură între membre”, spune liderul studiului, Thomas Boothby, un coleg postdoctoral al Fundației de Cercetări a Științelor Vieții la Universitatea din Carolina de Nord, Chapel Hill. „Începem să ne dăm seama că în loc de arborele vieții, s-ar putea să fie mai potrivit să ne gândim la rețeaua vieții.”
Boothby a apelat la genomul tardigrad în speranța de a descoperi cele mai de bază fundamentare ale strategiilor extreme de supraviețuire ale creaturilor. Pentru a cataloga fiecare genă, el și colegii săi au extras și au secvențiat mai multe bucăți scurte de ADN de la mii de tardigrade. Folosind un program de calculator, au cusut acele secvențe la un loc pentru a produce codul în întregime.
„Când am făcut asta, inițial am văzut că există o mulțime de gene care arătau că nu provin din animale”, spune Boothby. „Reacția noastră intestinală a fost că am încurcat ceva și trebuie să ne contaminăm proba.”
Pentru a verifica dublu, echipa a apelat la reacția în lanț a polimerazei, o metodă care amplifică regiunile țintite ale materialului genetic numai dacă se potrivesc cu primerii specifici. În acest caz, au vrut să vadă dacă pot amplifica genele animale și bacteriene ca unități unice, ceea ce ar fi posibil numai dacă ar fi legate fizic în cadrul aceluiași genom. „Am făcut asta pentru peste 100 de gene, cu 98 la sută de succes”, spune Boothby.
Convins că lectura lor a genomului a fost corectă, echipa a reconstruit apoi originea evolutivă a secvențelor de gene specifice. Acest lucru a confirmat că ceea ce arăta genele străine, de fapt, au fost doar asta, mai degrabă decât aspectul-a-dezvoltat de către tardigrați înșiși.
„Rezultatele ne-au spus destul de lipsit de ambiguitate că genele care arată străine provin cu adevărat de la non-animale”, spune Boothby.
Toate spus, genele tardigrade sunt fabricate din 17, 5 la sută de materiale străine. Cele mai multe dintre aceste gene ciudate au origini bacteriene - mii de specii sunt reprezentate în machiajul genetic al tardigradului. Multe dintre gene sunt cunoscute sau suspectate că joacă roluri în toleranța la stres pentru proprietarii lor inițiali.
„Cred că rezultatele sunt extrem de surprinzătoare”, spune Andrew Roger, biolog la Universitatea Dalhousie din Canada. Că un animal ar putea achiziționa o proporție atât de mare din genele sale din surse străine este „uimitor și fără precedent”.
În unele cazuri, genele străine au înlocuit efectiv pe cele tardigrade, în timp ce în altele, tardigradele au păstrat propriile versiuni, dar au încorporat copii singure sau multiple din una sau mai multe specii de bacterii. „Speculăm că acesta nu a fost un eveniment unic, dar probabil a fost în desfășurare și s-ar putea să se întâmple și astăzi”, spune Boothby.
Tardigradele obțin până la 17, 5 la sută din genele lor din organisme fără legătură. (STEVE GSCHMEISSNER / Biblioteca foto științifică / Corbis) Cercetătorii știu de ani buni că bacteriile și alți microbi se pot implica în transferul orizontal de gene - schimbarea materialului genetic între specii care nu au legătură. Dar abia recent oamenii de știință au început să realizeze că această metodă de dezvoltare genetică poate apărea și la animale.
Comparativ cu întârzierile, genomele altor animale, inclusiv oamenii, conțin foarte puține materiale străine. Până acum, rotiferele - un alt animal acvatic microscopic - au ținut recordul de la 8 la 9 la sută. În cazul întârzierii și rotiferelor, doza grea de gene străine joacă probabil un rol semnificativ în acordarea abilităților superioare de supraviețuire.
„Dacă pot dobândi ADN de la organismele care trăiesc deja în medii stresante, pot fi capabili să ridice unele din aceleași trucuri”, spune Boothby. Dar tocmai modul în care întârzieții au reușit să împrăștie atât de mult material genetic străin rămâne necunoscut.
Boothby și colegii săi bănuiesc că capacitatea animalelor de a se usca și reanima ar putea juca un rol. Când se retrag tardigenele, genomii lor se fragmentează. După ce lichidul care dă viață le restabilește, membranele care le înconjoară celulele rămân scurgeri un timp și, în timp ce celulele lucrează rapid pentru a repara propriile genomuri, ele pot lucra accidental în unele ADN din mediu.
„Această lucrare confirmă importanța studiului întregului genom, aplicat aici unui model animal neobișnuit, dar foarte interesant și deseori neglijat”, spune Roberto Bertolani, zoolog evoluționist la Universitatea din Modena și Reggio Emilia din Italia.
„Un punct interesant pe care autorii îl pun este relația posibilă între desecare, scurgerea membranei și ruperea ADN-ului care poate predispune aceste animale la încorporarea și integrarea multor gene străine.”
Deocamdată aceasta este doar o ipoteză, așa că Boothby intenționează să investigheze asta și alte întrebări persistente. Munca sa cu această creatură extremă ar putea chiar să ofere oamenilor o lovitură mai bună la supraviețuire: Studierea genelor tardigrade poate ajuta într-o zi dezvoltarea farmaceuticelor și a vaccinurilor care nu mai trebuie să fie păstrate pe gheață și, în schimb, pot fi uscate și reanimate la fața locului. clinică rurală sau zonă de criză.
