Геном антарктического комарика — самый маленький среди насекомых
Ученые, секвенировавшие геном антарктического комарика (Belgica antarctica), предполагают, что его рекордно малый размер — самый маленький среди известных насекомых — может быть объяснен адаптацией к экстремальной среде обитания.
Это мелкая бескрылая мушка, которая проводит большую часть своей двухлетней личиночной стадии в замороженном состоянии во льдах Антарктиды. Взрослые особи живут всего 7–10 дней, спариваясь и откладывая яйца.
- Размер генома: всего 99 миллионов пар нуклеотидов. Это меньше, чем у других насекомых с крошечными геномами: платяной вши (105 млн пар) и веерокрылых (108 млн пар), а также других представителей семейства комариков.
- Особенность: геном лишен многих сегментов ДНК и повторяющихся элементов, которые не кодируют белки (ранее назывались "мусорной ДНК") и присутствуют в большинстве геномов животных.
- Гипотеза: отсутствие такого "багажа" может быть эволюционным ответом на выживание в холодных, сухих условиях Антарктики, — отмечает старший автор исследования Дэвид Денлинджер.
"Он действительно свел геном к голым костям и сократил его до размера, который ранее считался невозможным".
Геном мал по архитектуре, но не по количеству генов: как и у других мух, он содержит около 13 500 функциональных генов.
Адаптации к экстремальным условиям
Исследование, опубликованное в Nature Communications, также выявило ключевые генетические особенности, связанные с выживанием:
- Белки теплового шока: у большинства животных они активируются только при остром стрессе. У личинок антарктического комарика эти белки активны постоянно, что, вероятно, связано с устойчивостью к холоду.
- Аквапорины: обнаружено множество генов, отвечающих
за транспорт воды в клетках и из них. Это объясняет уникальную
способность комарика переносить обезвоживание.
- Большинство насекомых выживают при потере ~20% клеточной воды.
- Антарктический комарик выдерживает потерю до 70% воды, после чего способен восстановиться.
- Отсутствие угроз: в экосистеме Антарктиды у комарика нет естественных врагов, и ученые не выявили опасных для него патогенов. Главная угроза — экстремальные холод, сухость и УФ-излучение.
Значение исследования
Понимание механизмов, позволяющих комарику выживать в глубокой заморозке, может иметь долгосрочные последствия для человека, например, в области криоконсервации тканей для трансплантации.
"Комарики выяснили, как это делать, а значит, это возможно и для некоторых животных тканей".