За чужой счет. Как украсть ДНК соседа и заставить ее работать на себя

МОСКВА, 8 мая — РИА Новости, Альфия Еникеева. В природе действуют механизмы, позволяющие разным видам живых существ обмениваться участками ДНК. Иногда это дает преимущество перед конкурентами и позволяет приспособиться к сложным условиям обитания. Кто выжил благодаря чужеродным генам — в материале РИА Новости.

Нефть помогает отбору

В апреле 2010 года в Мексиканском заливе, у американского штата Луизиана затонула управляемая буровая платформа Deepwater Horizon. В воду попало 4,9 миллиона баррелей сырой нефти, загрязнив 1,77 тысячи километров побережья, — это одна из крупнейших техногенных катастроф в истории.

Утечки нефти тут случаются чуть ли не каждый год, а впадающие в залив реки несут удобрения и органические нечистоты, богатые азотом и фосфором. В результате образовалось одно из самых больших в мире мертвых пятен — зона с пониженным содержанием кислорода, практически не пригодная для жизни.

Рыбка Fundulus grandis — исключение. Как выяснили американские биологи, секрет ее выживания — в измененной ДНК. И речь отнюдь не о мутациях. Представители этого вида, скрещиваясь с дальними родственниками Fundulus heteroclitus, заимствовали у них полезный участок генома.

И теперь Fundulus grandis выдерживает загрязнение, превышающее допустимый уровень в тысячу раз, а ее мальки устойчивы даже к таким опасным веществам, как полихлорированные дифенилы, входящие в состав красок, клея и пестицидов.

© AP Photo / Patrick Semansky, CC BY-SA 2.5 / Noel Burkhead

Рыба Fundulus grandis, сумевшая приспособиться к жизни в воде, загрязненной нефтепродуктами и пестицидами.

Вирусы-доноры

В кипящих серных источниках России, Италии, Исландии и США обитает красная экстремофильная водоросль Galdieria sulphuraria. Она выдерживает температуры до 60 градусов Цельсия и выживает практически в кислоте (pH от нуля до единицы). Растение настолько устойчиво к мышьяку, ртути и другим тяжелым металлам, что ученые из МГУ им. М. В. Ломоносова даже предлагают использовать его для очищения окружающей среды от токсичных веществ.

Американские и немецкие исследователи насчитали 75 генов, которые водоросль позаимствовала у других организмов — главным образом, у бактерий и архей. К примеру, один из "украденных" участков генома отвечает за удаление из клеток мышьяка, другой — контролирует ферменты, позволяющие обезвреживать тяжелые металлы.

Предполагается, что сообщниками в захвате Galdieria sulphuraria полезных участков генома выступили вирусы.

Неубиваемые тихоходки

Ученые обнаружили два земных вида, выживающих в открытом космосе, — комары-звонцы и тихоходки (Hypsibius dujardini). Маленькие беспозвоночные тихоходки ничуть не пострадали после 20 месяцев пребывания в жидком кислороде (минус 193 градуса Цельсия) и восьмичасового охлаждения жидким гелием (минус 271), при давлении в шесть тысяч атмосфер и под излучением в 570 тысяч бэр (смертельная для человека доза — 500 бэр). Более того: они сохранили способность к размножению.

Согласно работе американских генетиков, около 18 процентов ДНК (свыше шести с половиной тысяч генов из 38 тысяч) тихоходки позаимствовали у архей, бактерий, растений и даже грибов.

© Фото : Rpgch

Тихоходки выживают в экстремальных условиях благодаря генам, заимствованным у бактерий, архей, растений и грибов.

Ученые предполагают, что беспозвоночные встроили в свой геном полезные участки чужой ДНК невольно. При неблагоприятных условиях тихоходка высыхает — доля воды в организме снижается до одного процента, а ДНК, скорее всего, распадается на крупные фрагменты. Когда трудности позади, влага возвращается, и особые белки "сшивают", восстанавливают поврежденную ДНК. В этот момент в геном и могут попасть чужие гены.

В итоге ДНК тихоходок превратилась в своего рода мозаику из своих и чужих участков, что позволяет обитать практически везде — от Гималаев (эти беспозвоночные замечены на высоте шесть тысяч метров над уровнем моря) до морских глубин (четыре тысячи метров).

Если скрестить моллюска с водорослью

Брюхоногие моллюски Elysia chlorotica, распространенные вдоль атлантического побережья США и Канады, — единственные известные науке многоклеточные организмы, способные к фотосинтезу. Они питаются морскими водорослями Vaucheria litorea, но хлоропласты — органеллы, выполняющие фотосинтез — не переваривают их, а откладывают в пищеварительных железах на черный день. Если поблизости вдруг не окажется еды, моллюски выживут за счет энергии солнечного света, перерабатывая углекислый газ и воду в глюкозу.

В ДНК элизий встроен ген, отвечающий за восстановление хлоропластов, и попал он туда, как считают ученые, из генома водорослей.

Частично люди

Как выяснили исследователи из Кембриджского университета, в человеческой ДНК есть участки, доставшиеся нам от вирусов и бактерий.

Сравнив геномы сорока видов животных, от плодовых мушек до высших приматов, ученые установили, что 145 участков ДНК попали к человеку посредством горизонтального переноса. Как именно заимствованные гены повлияли на обмен веществ, иммунные реакции и другие процессы в нашем организме, пока неясно.