Новый ген может объяснять свечение «морских огурцов»

Новое исследование описывает биолюминесцентный ген, который может быть причиной того, что так называемые «морские огурцы», или пиросомы — подводные свободно плавающие колонии из тысяч крошечных животных, — светятся сине-зелёным светом. Если это подтвердится, находка станет первым идентифицированным геном биолюминесценции у хордовых — группы, включающей всех позвоночных, а также некоторые типы беспозвоночных: оболочников (включая пиросом) и ланцетников. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Идея исследования возникла в 2017 году, когда соавтор Дэвид Грубер, научный сотрудник Американского музея естественной истории, у побережья Бразилии тестировал новый инструмент для сбора образцов, установленный на подводном аппарате — мягкие роботизированные «руки». Команда собрала образцы пиросом (Pyrosoma atlanticum).

Эти студенистые колонии состоят из сотен крошечных животных — зооидов, каждый со своим сердцем и мозгом, — которые совместно двигаются, питаются и дышат. Название «пиросома» (от греческого «огненное тело») связано с их уникальным биолюминесцентным свечением, которое, в отличие от многих других светящихся животных, может быть вызвано светом.

Как и другие биолюминесцентные организмы, пиросомы полагаются на химическую реакцию между субстратом (люциферином) и геном (люциферазой) для производства света. Исследователи обнаружили, что смешивание распространённого типа люциферина — целентеразина — с Pyrosoma atlanticum приводит к свечению.

Чтобы изучить механизм реакции, они секвенировали РНК пиросом, собранных в Бразилии, а также дополнительных образцов из большого скопления у острова Ванкувер в Канаде.

Учёные обнаружили ген, который соответствует люциферазе, часто используемой в биотехнологиях и найденной у морских анемон (родственников медуз, актиний и кораллов). Они подтвердили, что вновь обнаруженный ген пиросомы действительно производит свет, экспрессировав его в бактериальной колонии и добавив целентеразин.

Аналогичный ген недавно был предсказан у биолюминесцентного морского звёздоподобного организма — офиуры, что указывает на возможную конвергентную эволюцию этих типов люцифераз из общего базового гена.