Что делает этих маленьких «водяных медведей» такими выносливыми? Они быстро восстанавливают поврежденную ДНК.

Несколько лет назад, чтобы познакомить своих детей со скрытыми чудесами животного мира, Анна де Сьен отправилась в свой сад в Париже. Доктор Де Сиан, молекулярный биолог, собрал кусочки водорослей, затем вернулся внутрь, намочил их водой и поместил под микроскоп. Ее дети смотрели через объектив на странных восьминогих существ, карабкающихся по мху.

«Они были впечатлены», — сказал доктор Де Сиан.

Но она еще не закончила бороться с маленькими монстрами, известными как тихоходки. Она привезла их в свою лабораторию во Французском национальном музее естественной истории, где вместе с коллегами обработала их гамма-лучами. Взрывы были в сотни раз сильнее, чем радиация, необходимая для гибели человека. Однако тихоходки выжили и продолжили свою жизнь как ни в чем не бывало.

Ученым давно известно, что тихоходки удивительно устойчивы к радиации, но только теперь доктор Де Сьен и другие исследователи открыли секреты их выживания. Согласно исследованию, опубликованному в пятницу, а также другому исследованию, опубликованному ранее в этом году, тихоходки, по-видимому, обладают способностью к молекулярному восстановлению и способны быстро собирать груды поврежденной ДНК.

Ученые на протяжении веков пытались проникнуть в защиту тихоходок. В 1776 году итальянский натуралист Лаццаро ​​Спалланцани описал, как животные могли полностью высохнуть, а затем оживиться с помощью струи воды. В последующие десятилетия учёные обнаружили, что тихоходки способны выдерживать сокрушительное давление, глубокие заморозки и даже полет в открытый космос.

В 1963 году группа французских исследователей обнаружила, что тихоходки могут противостоять мощным рентгеновским лучам. В недавних исследованиях исследователи обнаружили, что некоторые виды тихоходок могут выдержать дозу радиации, в 1400 раз превышающую ту, которая была бы необходима, чтобы убить человека.

Радиация смертельна, потому что она разрывает цепи ДНК. Лучи высокой энергии, поражающие молекулу ДНК, могут вызвать прямое повреждение; Он также может вызвать хаос, столкнувшись с другой молекулой внутри клетки. Эта измененная молекула может атаковать ДНК.

Ученые подозревают, что тихоходки могут предотвратить или обратить вспять этот ущерб. В 2016 году исследователи Токийского университета обнаружили Он открыл белок под названием Dsup., который, по-видимому, защищает гены тихоходок от энергетических лучей и случайных молекул. Исследователи проверили свою гипотезу, поместив Dsup в клетки человека и бомбардировав их рентгеновскими лучами. Клетки Dsup были менее повреждены, чем клетки без белка тихоходок.

Это исследование пробудило интерес доктора Де Циана к тихоходкам. Она и ее коллеги изучали животных, которых она собрала в своем саду в Париже, а также виды, найденные в Англии и третий из Антарктиды. Как они сообщили В январе гамма-лучи разрушили ДНК тихоходок, но не смогли их убить.

Кортни Кларк Хэчтел, биолог из Университета Северной Каролины в Эшвилле, и ее коллеги независимо друг от друга обнаружили, что тихоходки В итоге у меня сломались гены. Их исследование было опубликовано в пятницу в журнале Current Biology.

Эти результаты позволяют предположить, что Dsup сам по себе не предотвращает повреждение ДНК, хотя вполне возможно, что белки обеспечивают частичную защиту. Трудно сказать наверняка, потому что ученые все еще выясняют, как проводить эксперименты на тихоходках. Например, они не могут создать животных без гена Dsup, чтобы увидеть, как они справляются с радиацией.

«Мы хотели бы провести этот эксперимент», — сказал Жан-Поль Конкорде, ассистент доктора де Сьена в музее. «Но то, что мы можем сделать с тихоходками, все еще довольно примитивно».

Два новых исследования выявили еще одну хитрость тихоходок: они быстро восстанавливают поврежденную ДНК.

После того, как тихоходки подвергаются воздействию радиации, их клетки используют сотни генов для производства новой порции белков. Многие из этих генов знакомы биологам, поскольку другие виды, в том числе и мы, используют их для восстановления поврежденной ДНК.

Наши клетки постоянно восстанавливают гены. Нити ДНК в типичной человеческой клетке рвутся примерно 40 раз в день, и каждый раз нашим клеткам приходится их восстанавливать.

Тихоходки производят эти стандартные восстанавливающие белки в поразительных количествах. «Я подумала, что это смешно», — вспоминает доктор Кларк Хачтел, когда она впервые измерила свой уровень.

Доктор Де Сиан и ее коллеги также обнаружили, что радиация заставляет тихоходок производить ряд белков, которых нет у других животных. На данный момент их функции остаются по большей части загадкой.

Ученые выбрали для изучения особенно распространенный белок под названием TRD1. Когда его ввели в клетки человека, казалось, что он помогает клеткам противостоять повреждению собственной ДНК. Доктор Конкорде предположил, что TRD1 может захватывать хромосомы и сохранять их правильную форму, даже когда их нити начинают изнашиваться.

По словам доктора Конкорде, изучение белков, таких как TRD1, не только раскроет силу тихоходок, но и может привести к новым идеям о том, как лечить медицинские расстройства. Например, повреждение ДНК играет роль во многих типах рака. «Любые уловки, которые они используют, могут нам принести пользу», — сказал доктор Конкорде.

Доктор Конкорде до сих пор считает странным, что тихоходки так хорошо переносят радиацию. В конце концов, им не обязательно выживать на атомных электростанциях или в пещерах, покрытых ураном.

«Это одна из самых больших загадок: почему эти организмы вообще устойчивы к радиации?» Он сказал.

Доктор Конкорде сказал, что сверхспособности этой тихоходки могут быть просто необычным совпадением. Обезвоживание также может разрушить ДНК, поэтому тихоходки могут использовать свою броню и восстанавливать белки для борьбы с обезвоживанием.

Хотя парижский парк может показаться легким местом для жизни, доктор Конкорде говорит, что он может создать множество проблем для тихоходок. Даже исчезновение росы каждое утро могло обернуться катастрофой.

«Мы не знаем, какова жизнь там, во мхе», — сказал он.