Черви-нематоды Halicephalobus mephisto выживают в недрах Земли за счет уникально сформировавшейся ДНК

Чтобы выжить на глубине 3 км от поверхности Земли, черви-нематоды Halicephalobus mephisto, известные также как дьявольские черви, позаимствовали ключевой ген у грибков, которые живут среди корней растений. К такому выводу пришли молекулярные биологи, которые впервые расшифровали ДНК этих червей. Результаты своей работы ученые описали в статье для научного журнала Nature Communications, рассказывает ТАСС.

«Дьявольским червям некуда бежать - они живут на огромной глубине в литосфере планеты. У них был выбор - умереть или приспособиться к жизни в адской жаре. Наш генетический анализ показал, что в подобной безвыходной ситуации животные начинают дуплицировать свои гены, что помогает им выжить», - рассказал один из авторов исследования, профессор Американского университета в Вашингтоне Джон Брахт.

Дьявольских червей открыла десять лет назад команда натуралистов, которая изучала одну из глубочайших шахт мира, золотой рудник Беатрикс, расположенный в центральных регионах ЮАР. Ученые неожиданно обнаружили, что в грунтовых водах этой шахты, собранных на глубине в 1,3-3 км, живет сразу несколько видов круглых червей-нематод. В их число попал и Halicephalobus mephisto, о чьем существовании биологи раньше не знали. Как показали последующие исследования, эти нематоды прожили в полной изоляции от остального мира примерно 12 тыс. лет.

Как рассказывает Брахт, генетики и молекулярные биологи давно изучают Halicephalobus mephisto в надежде понять, как эти беспозвоночные существа приспособились жить в условиях постоянно высоких температур, почти полного отсутствия кислорода в воде и высокой щелочности среды.

Инструкции по выживанию

Брахт и его коллеги сделали первый большой шаг к получению ответа на все эти загадки, вырастив небольшую колонию дьявольских червей и расшифровав структуру их ДНК. Анализ генома червей принес массу неожиданностей.

С одной стороны, Halicephalobus mephisto, как и ожидали ученые, приспособились к жизни в такой среде, резко увеличив число копий генов из семейства Hsp70. Эти гены отвечают за реакцию организма на повышение температуры до некомфортных значений. Аналогичная судьба постигла некоторые другие гены, связанные с реакцией на стресс.

При этом эксперты заметили, что структура и природа около четверти всех повторяющихся участков ДНК в геноме червей-дьяволов была им неизвестна. Кроме того, примерно треть их генов была совершенно не похожа по структуре на все известные участки геномов других нематод. Что еще интереснее, одного из самых важных защитных генов, AIG1, не было в ДНК червей изначально, предки нематоды «украли» его у грибков-симбионтов, которые живут внутри корней растений.

Между тем и AIG1, и гены из семейства Hsp70, реагируют на тепло и другие источники стресса не так, как этого ожидали исследователи. Активность этих участков ДНК повышается под действием пока неизученных механизмов, о работе которых Брахт и его команда планируют узнать в ходе последующих опытов.

По словам биолога, эти эксперименты важны не только для того, чтобы раскрыть секреты выживания червей-дьяволов, но и для понимания того, где может находиться жизнь на Марсе и других потенциально обитаемых планетах. Сам пример существования Halicephalobus mephisto в предположительно непригодной для жизни среде говорит о том, что внеземные организмы могут быть найдены в самых неожиданных местах.