Tardigrade su životinje koje uspevaju u krajnostima. Također poznate kao vodeni medvjedi ili prasadi mahovine, vodeni, mikroskopski beskralješnjaci mogu preživjeti temperature smrzavanja i vrenja, kao i oštre uvjete vanjskog prostora. Osušeni tardigrad može se oživjeti dodavanjem vode - čak i desetljećima kasnije. Nalaze se na svim kontinentima, uključujući Antarktiku, a žive u okruženju u rasponu od najdubljih oceanskih rovova do najtoplijih pustinja do vrhova Himalaje.
Povezani sadržaj
- Hromosomi ljudskog spola su neispravni izmjenjivači DNK
- Kako preživljava maleni vodenjak u vanjskom svemiru?
Sada su znanstvenici otkrili da tardigrade imaju još jedno ekstremno priznanje za slavu: Njihov genom sadrži najviše stranog DNK bilo koje poznate životinjske vrste.
Umjesto da nasljeđuju sve svoje gene od svojih predaka, tardigradi dobivaju vrlih šestinu svog genetskog sastava od nepovezanih biljaka, bakterija, gljivica i arheja, izvještavaju danas istraživači u PNAS-u . Bizarni dresus naglašava činjenicu da se vrste mogu oblikovati na mnogo manje linearne načine kao što se obično zamisli.
„Kad većina ljudi pomisli na raznolikost života i protoka genetskih informacija, slikaju stablo s velikim granama koje stvaraju manje, ali bez ikakve veze između udova“, kaže voditelj studije Thomas Boothby, postdoktorski znanstveni suradnik fondacije Science Science Sveučilište Sjeverna Karolina, Chapel Hill. "Počinjemo shvaćati da bi umjesto stabla života bilo prikladnije razmišljati o mreži života."
Boothby se okrenuo tardigradnom genomu u nadi da će otkriti najosnovnije osnove ekstremnih strategija preživljavanja bića. Kako bi katalogizirao svaki gen, on i njegovi kolege prvo su izvadili i sekvencionirali mnoge kratke komade DNK-a iz tisuća tardigrada. Pomoću računalnog programa te su sekvence ponovno spojili kako bi proizveli kôd u cijelosti.
"Kad smo to učinili, u početku smo vidjeli da ima puno gena koji su izgledali kao da ne potječu od životinja", kaže Boothby. "Naša je crijevna reakcija bila da smo nešto zabrljali i sigurno smo onečištili naš uzorak."
Da bi se dvostruko provjerilo, tim se okrenuo lančanoj reakciji polimeraze, metodi koja pojačava ciljane regije genetskog materijala samo ako se podudaraju s određenim primerima. U ovom su slučaju željeli vidjeti mogu li umnožiti životinjske i bakterijske gene kao jedinstvene jedinice, što bi bilo moguće samo ako su fizički povezani unutar istog genoma. "To smo učinili za preko 100 gena, s 98-postotnim uspjehom", kaže Boothby.
Uvjereni da je njihovo čitanje genoma ispravno, tim je tada rekonstruirao evolucijsko porijeklo specifičnih genskih sekvenci. Ovo je potvrdilo da su izgledali poput stranih gena upravo to, a ne izgledi koji su razvili sami tardigradi.
"Rezultati su nam nedvosmisleno rekli da geni koji izgledaju strano zaista potječu od neživotinja", kaže Boothby.
Sve rečeno, tardigradni geni izrađeni su od 17, 5 posto stranog materijala. Većina tih neobičnih gena ima bakterijsko podrijetlo - tisuće vrsta predstavljene su u genetskoj štikli tardigrada. Poznato je ili se sumnja da su mnogi geni u izvorima tolerancije stresa zbog svojih izvornih vlasnika.
"Mislim da su rezultati izuzetno iznenađujući", kaže Andrew Roger, biolog sa sveučilišta Dalhousie u Kanadi. Da bi životinja mogla steći tako velik dio svojih gena iz stranih izvora, „nevjerojatno je i bez presedana“.
U nekim su slučajevima strani geni zamijenili tardigradne, dok su u drugima tardigradi zadržali vlastite verzije, ali su uključivali jednu ili više kopija iz jedne ili više vrsta bakterija. „Nagađamo da to nije bio jednokratni događaj, ali vjerojatno je u tijeku i može se dogoditi i danas“, kaže Boothby.
Tardigradi dobivaju do 17, 5 posto svojih gena iz nepovezanih organizama. (STEVE GSCHMEISSNER / Knjižnica znanosti fotografija / Corbis) Istraživači već godinama znaju kako bakterije i drugi mikrobi mogu sudjelovati u horizontalnom prijenosu gena - izmjeni genetskog materijala između nepovezanih vrsta. No tek su nedavno znanstvenici počeli shvaćati da se ova metoda genetskog razvoja može pojaviti i kod životinja.
U usporedbi s tardigradama, genima drugih životinja, uključujući ljude, sadrže vrlo malo stranih materijala. Do sada su rotiferi - još jedna mikroskopska vodena životinja - držali rekord od 8 do 9 posto. Za tardigrade i kaluđere, velika doza stranih gena vjerojatno ima značajnu ulogu u darivanju vrhunskih vještina preživljavanja.
"Ako mogu pribaviti DNK od organizama koji već žive u stresnom okruženju, možda će moći pokupiti neke iste trikove", kaže Boothby. No, koliko je tardigrada uspjelo srušiti toliko stranog genetskog materijala ostaje nepoznato.
Boothby i njegovi kolege sumnjaju da bi sposobnost životinja da se osuši i reanimira mogla igrati ulogu. Kad se tardigradi isušuju, njihovi se genomi fragmentiraju. Nakon što ih obnavlja životna tekućina, membrane koje okružuju njihove stanice neko vrijeme ostaju nepropusne, a kako stanice brzo rade na popravljanju vlastitih genoma, mogu slučajno raditi u nekoj DNK iz okoline.
„Ovaj rad potvrđuje važnost proučavanja čitavog genoma, primijenjenog ovdje na neobičnom, ali vrlo zanimljivom i često zapostavljenom životinjskom modelu“, kaže Roberto Bertolani, evolucijski zoolog sa sveučilišta u Modeni i Reggio Emilia u Italiji.
"Jedna zanimljiva stvar koju autori navode je moguća veza između isušivanja, nepropusnosti membrane i lomova DNA koja može predisponirati ove životinje da ugrade i integriraju mnoge strane gene."
Za sada je to samo hipoteza, pa Boothby planira istražiti ovo i druga pitanja koja postoje. Njegov rad s ovim ekstremnim stvorenjem mogao bi čak i ljudima pružiti bolji učinak na preživljavanje: Proučavanje tardigradnih gena jednog dana može pomoći razvoju lijekova i cjepiva koji se više ne moraju držati na ledu, a umjesto toga mogu se sušiti i reanimirati na licu mjesta u seoska klinika ili krizna zona.
