Риби-вбивці звернулися до "древніх", щоб пережити масштабну посуху: як їм це вдалося

Живучи в напівпосушливому регіоні, африканські бірюзові риби-вбивці (Nothobranchius Furzeri) розробили дивовижний біологічний спосіб виживати під час багатомісячної посухи, яка щороку висушує їхні ставки. Тривалий час учені не могли розгадати цей секрет, але тепер їм нарешті вдалося пролити світло на цю суперздатність, пише Science Alert.

У новому дослідженні команда вчених зі США та Німеччини виявила, що ембріони цього виду, які розвиваються, довжиною як великий палець людини, просто перестають рости, щоб пережити посуху. По суті, після того, як у них формується мозок і серце, риби просто впадають в анабіоз, відомий як "діапауза", що дає їм змогу пережити тривалі періоди посухи.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Раніше вчені не розуміли, як африканським бірюзовим рибам-вбивцям вдається провернути цей трюк, проте тепер їхню таємницю розкрито. Команда виявила, що представники цього виду звертаються до стародавніх генів, прихованих у їхньому геномі, які виникли понад 473 мільйони років тому. При цьому здатність впадати в діапаузу риби розвинули лише через сотні мільйонів років після виникнення генів — близько 18 мільйонів років тому, коли перемістилися в ефемерні водойми.

Під час дослідження вчені проаналізували гени риб, залучених під час діапаузи, і виявили, що набуття цієї відносно недавньої навички передбачає "під'єднання риби-вбивці до якогось дуже давнього обладнання"...

За словами співавтора дослідження, молекулярного біолога Енн Брюне, попри те, що здатність до діапаузи виникла лише недавно, риби використовували гени, розвинені сотні мільйонів років тому. Вони з колегами також виявили, що більшість генів, які спеціалізуються на діапаузі, є дуже давніми паралогами — тобто, вони були продубльовані у спільного предка всіх хребетних.

Зазначимо, що паралоги — пари генів, створені під час копіювання одного гена в геном або на тій самій хромосомі, або на окремій хромосомі. Крім випадкових мутацій, ця генетична дуплікація також є одним з основних способів створення нових генів або набуття нових функцій.

Під час дослідження команда виявила у риб дин ген у кожній парі паралогів, який сильно експресується в стані діапаузи. Водночас його "брат-близнюк" активується під час активного росту риби. Науковці спробували розібратися, звідки в африканських бірюзових риб-вбивць з'явилася ця здатність, і виявили, що вони зуміли "розблокувати частину свого геному", щоб використовувати тисячі стародавніх паралогів — це дає їм змогу впадати в анабіоз і переживати тривалі посухи.

Припускають, що ця активація стародавніх генів призвела до зсуву в ліпідному обміні, внаслідок чого ембріони під час діапаузи виробляють більше жирних кислот з дуже довгим ланцюгом. На думку вчених, саме ці жирні кислоти дають змогу рибам-вбійцям захистити свій геном від пошкоджень.

За словами провідного автора дослідження, біоінформатика Парам Прія Сінгха, бірюзові риби-вбивці — єдиний, відомий науці вид хребетних, здатний піддаватися діапаузі на такому пізньому етапі розвитку. Навряд чи вони здатні змагатися з тихоходками, здатними вижити в найекстремальніших умовах, проте їхня здатність також здається дивовижною: у них розвивається мозок і серце, яке перестає битися в діапаузі, а потім починає битися знову...

Попередні дослідження також показали, що призупинення в розвитку в такий критичний момент не впливає на тривалість життя повністю розвиненої дорослої особини. Як наслідок, автори дослідження вважають, що їхнє відкриття може стати початком розроблення нової стратегії, включно з втручанням на основі ліпідів, для довгострокового збереження тканин і боротьби зі старінням.

Раніше Фокус писав про те, що невбивані тихоходки одного разу можуть врятувати людство.