Tardigrades jsou zvířata, která se daří v extrémech. Vodní, mikroskopičtí bezobratlí, také známí jako vodní medvědi nebo mechová selata, mohou přežít mrznoucí a vroucí teploty i drsné podmínky ve vesmíru. Vyschlý tardigrade může být znovu oživen přidáním vody - dokonce o desetiletí později. Nacházejí se na všech kontinentech včetně Antarktidy a žijí v prostředích od nejhlubších oceánských zákopů po nejteplejší pouště až po vrcholky Himalájí.
Související obsah
- Lidské sexuální chromozomy jsou svalové DNA swapery
- Jak přežije maličký vodák v kosmickém prostoru?
Nyní vědci objevili, že tardigradové mají ještě další extrémní nárok na slávu: Jejich genom obsahuje nej cizí DNA všech známých živočišných druhů.
Spíše než zdědit všechny své geny od svých předků, získávají tardigradé neuvěřitelnou jednu šestinu svého genetického složení od nepříbuzných rostlin, bakterií, hub a archaeanů. Bizarní mashup zdůrazňuje skutečnost, že druh může mít tvar mnohem méně lineárním způsobem, který si běžně představovali.
"Když většina lidí přemýšlí o rozmanitosti života a toku genetických informací, zobrazují strom s velkými větvemi, které vytvářejí menší, ale bez jakéhokoli spojení mezi končetinami, " říká vedoucí studie Thomas Boothby, postdoktorandský vědecký pracovník nadace Life Sciences Research Foundation University of North Carolina, Chapel Hill. "Začínáme si uvědomovat, že místo stromu života může být vhodnější myslet na síť života."
Boothby se obrátil na tardigrade genom v naději, že odhalí nejzákladnější opory extrémních strategií přežití tvorů. Aby katalogizoval každý gen, on a jeho kolegové nejprve extrahovali a sekvencovali mnoho krátkých kousků DNA z tisíců tardigradů. Pomocí počítačového programu tyto sekvence sešity zpět dohromady, aby vytvořily kód jako celek.
"Když jsme to udělali, zpočátku jsme viděli, že existuje mnoho genů, které vypadaly, jako by nepocházely od zvířat, " říká Boothby. "Naše střevní reakce byla, že jsme něco zmatili a museli jsme kontaminovat náš vzorek."
Pro dvojí kontrolu se tým obrátil na polymerázovou řetězovou reakci, což je metoda, která amplifikuje cílené oblasti genetického materiálu, pouze pokud se shodují se specifickými primery. V tomto případě chtěli zjistit, zda by mohli amplifikovat živočišné a bakteriální geny jako jednotlivé jednotky, což by bylo možné pouze tehdy, kdyby byly fyzicky spojeny ve stejném genomu. "Udělali jsme to pro více než 100 genů s 98 procentním úspěchem, " říká Boothby.
Tým, který byl přesvědčen o správném čtení genomu, rekonstruoval evoluční původ specifických genových sekvencí. To potvrdilo, že to, co vypadalo jako cizí geny, ve skutečnosti bylo jen to, co vypadalo, že se vyvíjí samotnými tardigrady.
"Výsledky nám jednoznačně řekly, že geny, které vypadají cizí, skutečně pocházejí od jiných zvířat, " říká Boothby.
Všichni říkají, že tardigrade geny jsou vyrobeny ze 17, 5 procent cizího materiálu. Většina z těchto podivných genů má bakteriální původ - v genetickém složení tardigradu jsou zastoupeny tisíce druhů. Je známo, že mnoho genů hraje roli v toleranci stresu pro své původní majitele.
"Myslím, že tato zjištění jsou velmi překvapivá, " říká Andrew Roger, biolog z Dalhousie University v Kanadě. To, že by zvíře mohlo získat tak velkou část svých genů z cizích zdrojů, je „úžasné a bezprecedentní“.
V některých případech cizí geny skutečně nahradily tardigrade, zatímco v jiných si tardigradi ponechali své vlastní verze, ale včlenili jednu nebo více kopií od jednoho nebo několika druhů bakterií. "Spekulujeme, že se nejednalo o jednorázovou událost, ale pravděpodobně pokračovala a může se to i dnes stát, " říká Boothby.
Tardigrades získávají až 17, 5 procenta svých genů z nepříbuzných organismů. (STEVE GSCHMEISSNER / Science Photo Library / Corbis) Vědci již léta věděli, že bakterie a další mikroby se mohou zapojit do horizontálního přenosu genů - výměny genetického materiálu mezi nepříbuznými druhy. Ale teprve nedávno si vědci začali uvědomovat, že tato metoda genetického vývoje se může vyskytovat také u zvířat.
Ve srovnání s tardigrady obsahují genomy jiných zvířat, včetně lidí, jen velmi málo cizího materiálu. Až dosud měli rotifery - další mikroskopické vodní živočichy rekord - 8 až 9 procent. U tardigradů a rotiferů hraje velká dávka cizích genů pravděpodobně významnou roli v tom, že jim poskytuje vynikající dovednosti pro přežití.
"Pokud dokážou získat DNA z organismů, které již žijí ve stresovém prostředí, mohou si vyzvednout některé stejné triky, " říká Boothby. Ale přesně to, jak se tardigradům podařilo dovést dohromady tolik cizího genetického materiálu, zůstává neznámé.
Boothby a jeho kolegové mají podezření, že schopnost zvířat vyschnout a oživit by mohla hrát roli. Když tardigrades vysychají, jejich genomy se fragmentují. Poté, co je životodárná tekutina obnoví, zůstávají membrány obklopující jejich buňky na chvíli netěsné, a protože buňky rychle pracují na opravě svých vlastních genomů, mohou náhodně pracovat v nějaké DNA z prostředí.
"Tento dokument potvrzuje důležitost studia celého genomu, zde aplikovaného na neobvyklý, ale velmi zajímavý a často zanedbávaný zvířecí model, " říká Roberto Bertolani, evoluční zoolog na univerzitě v Modeně a Reggio Emilia v Itálii.
"Jedním zajímavým bodem, který autoři uvádějí, je možný vztah mezi vysoušením, prosakováním membrány a zlomem DNA, který může tato zvířata předisponovat k začlenění a integraci mnoha cizích genů."
Prozatím je to jen hypotéza, takže Boothby plánuje prozkoumat tuto a další přetrvávající otázky. Jeho práce s tímto extrémním stvořením by dokonce mohla lidem poskytnout lepší šanci na přežití: Studium tardigrade genů může jednoho dne napomáhat vývoji léčiv a vakcín, které již nemusí být uchovávány na ledu a místo toho mohou být vysušeny a znovu oživeny na místě v venkovská klinika nebo krizová zóna.
