Специалисты Пекинского института биомики секвенировали геном одного из видов тихоходок, Hypsibius henanensis, и выяснили, какие молекулярные механизмы позволяют этому виду так успешно противостоять радиации. В ходе исследования были выявлены тысячи генов, которые становятся активны под влиянием радиации и задействуют сложные механизмы защиты ДНК от повреждения, а также восстановления уже возникших разрывов.
В организме Hypsibius henanensis насчитывается 14 701 ген, треть из которых являются уникальными для тихоходок. После облучения тихоходки радиацией в дозах 200 и 2000 Грей, дозах, намного превышающих смертельные для человека, у тихоходки активировались 2801 ген, ответственных за восстановление ДНК, деление клеток и иммунные реакции. Исследователи сравнивают этот процесс с военным временем, когда предприятия перестраиваются для выпуска боеприпасов: у тихоходок система генов буквально «переключается» на защиту организма.
Один из ключевых генов, TRID1, кодирует белок, задачей которого является восстановление двойных разрывов ДНК с привлечением к поврежденным участкам специализированных белков. «Этот ген абсолютно новый для науки», — отмечает биолог Боб Голдштейн из Университета Северной Каролины, изучающий тихоходок на протяжении четверти века.
Ученые также выявили, что до 3% генов тихоходки были заимствованы из других организмов благодаря горизонтальному переносу генов. Один из таких генов, DODA1, по-видимому, «перекочевал» от бактерий и позволяет Hypsibius henanensis вырабатывать четыре типа пигментов с антиокислительными свойствами — беталаинов. Эти пигменты нейтрализуют активные химические вещества, которые образуются под воздействием радиации и составляют до 70% ее разрушительного эффекта.
В ходе экспериментов ученые обработали клетки человека беталаинами тихоходок и выяснили, что такие клетки лучше переносят радиацию по сравнению с необработанными клетками. Этот результат может найти применение в создании средств защиты клеток человека при радиотерапии и при радиационных авариях.
Изучение защитных механизмов тихоходок может привести к разработке новых способов сохранения таких деликатных веществ, как лекарственные препараты и вакцины. «Любые лекарства имеют срок годности — а у тихоходок его нет», — подчеркивает Голдштейн. Разработка технологий, вдохновленных способностью тихоходок противостоять радиации, низким температурам, обезвоживанию и голоду, может иметь широкий спектр применения, включая долговременное хранение медицинских препаратов.
Новый вид тихоходок добавил в копилку науки еще один уникальный защитный механизм, и ученые планируют продолжить исследования других видов, чтобы найти другие свойства. которые могут быть полезны в медицине и технологиях. «Эти создания — кладезь защитных механизмов, и чем больше мы узнаем о них, тем больше открываем нового», — заключает Голдштейн.
Ранее энтузиасту удалось снять тихоходку на спине микроскопического червя.