Российские ученые раскрыли секрет живучести комаров

Российские ученые раскрыли секрет живучести комаров

Российские и японские биологи раскрыли секрет невероятной живучести африканских комаров, чьи личинки могут полностью высушивать себя во время засухи и затем «воскрешаться» при наступлении сезона дождей.

«Этот комар украл сам у себя белок и приспособил его для своих задач. Он активирует около 30% генов, участвующих в высыхании личинки. Что активирует остальные гены и как регулируется „размачивание“ — выход личинки из состояния покоя, еще предстоит выяснить», — рассказывает Павел Мазин из Сколковского института науки и технологий, один из авторов открытия.

За последние два века натуралисты и биологи открыли несколько десятков видов животных, обладающих фантастической живучестью. К примеру, некоторые лягушки могут переживать полную заморозку зимой и «воскресать» весной, а тихоходки, близкие родичи членистоногих, легко переносят полное высыхание и многократные «выходы» в открытый космос.

Двумя самыми яркими и большими примерами таких животных-«супергероев» являются африканские двоякодышащие рыбы и их «соседи» — комары вида Polypedilum vanderplanki. Первые, как недавно выяснили учёные, могут впадать в многолетнюю спячку при полном пересыхании водоёмов, а личинки комаров — полностью высушивать себя во время засухи и возвращаться к жизни при появлении влаги.

Мазин и его коллеги, работавшие под руководством Михаила Гельфанда, профессора «Сколтеха» и заместителя директора Института проблем передачи информации РАН в Москве, раскрыли тайну того, как эти комары приобрели эту суперспособность и выяснили, какие гены защищают его от гибели при полной «сушке».

Для этого учёные сравнили геномы P. vanderplanki и P. nubifer, другого африканского комара, не способного выжить в таких условиях, и попытались найти те гены, которые играют ключевую роль в процессе избавления клеток личинок от лишних молекул воды.

Как объясняют генетики, вода не просто испаряется и исчезает из их тела — её заменяют молекулы особого сахаристого вещества, трегалозы. Благодаря этому клетки комара сохраняют свою форму и не разрушаются при сушке, что позволяет насекомым «воскреснуть» после появления новых запасов воды в тех водоёмах, где они живут.

Помимо сахара, организм личинок вырабатывает и другие молекулы, которые защищают белки от оксидантов и других химически агрессивных молекул в то время, пока комар находится в безводном «анабиозе». Что именно заставляет P. vanderplanki вырабатывать эти вещества, учёные не знали до настоящего времени.

Гельфанд, Мазин и их коллеги обнаружили, что все эти функции берет на себя всего один белок, сигнальная молекула Hsf. В нормальных условиях она отвечает за реакцию на стресс, и при его появлении она активирует другие цепочки аминокислот. Как правило, они защищают клетку от теплового шока, холода и других угроз, однако в организме африканских комаров они играют совершенно другую роль.

Как показали опыты авторов статьи, включение Hsf приводит к активации генов, отвечающих за производство молекул трегалозы и целого ряда антиоксидантов, необходимых для защиты белковой части клеток от разрушения, а не только участков ДНК, связанных с клеточным стрессом. Когда Гельфанд и его коллеги отключили этот ген, личинки комаров начали погибать при иссушении, что указало на критическую роль этого гена в работе их суперспособности.

Подобное открытие сильно удивило биологов — ген Hsf играет критически важную роль в жизни большинства видов животных, и его структура и функции почти одинаковы и у человека, и у насекомых, несмотря на то, что нас разделяют сотни миллионов лет самостоятельной эволюции.

Соответственно, возникает вопрос — как P. vanderplanki удалось «взломать» этот ген и приспособить его для своих целей? Как надеются российские биологи, ответ на этот вопрос будет получен в ближайшее время после более детального изучения генома этого удивительного комара.

Перейти к источнику цитирования

Вернуться в новостную ленту

Ecological Risk Assessment
The definitive reference in its field, «Ecological Risk Assessment», Second Edition details the latest advances in science and practice. In the ...

Animal Passions and Beastly Virtues: Reflections on Redecorating Nature (Animals Culture And Society)
What is it really like to be a dog? Do animals experience emotions like pleasure, joy, and grief? Marc Bekoff’s work draws world-wide attention for ...

Млекопитающие Восточной Фенноскандии в условиях антропогенной трансформации таёжных экосистем
Рассматривается специфика воздействия лесоэксплуатации на структуру и ...