Статья, опубликованная сегодня в журнале открытого доступа GigaScience, может заставить вас поежиться, если вы планируете отправиться на пляж этим летом. В статье представлены проекты геномов трех разных видов медуз. Международная группа исследователей под руководством Джозефа Райана выбрала для изучения медуз, обладающих целым рядом физических характеристик и уровней токсичности (от незначительного раздражения до смертельного исхода) - медузы убивают больше людей в год, чем объединенные силы акул, скатов и морские змеи. Их исследование выявило ряд генов, связанных с ядом, что послужило основой для изучения эволюции генов токсинов у этих удивительных животных.
Три исследованных вида медуз: смертоносная крылатая коробчатая медуза (Alatina alata), анатомически интересная перевернутая медуза (настоящая медуза: Cassiopea xamachana) и медуза с стеблем (Calvadosia cruxmelitensis), названная так из-за своего жалящего органы, образующие узор мальтийского креста. Работа здесь, наконец, предоставляет последовательности генома для всех пяти линий Medusozoa (подтип Cnidaria).
Автор корреспонденции Джозеф Райан сказал: «С помощью этих новых геномов мы впервые смогли сравнить содержание генов всех 5 классов книдарий (Anthhozoa, Hydrozoa, Cubozoa, Staurozoa, Scyphozoa). Это широкое исследование дает важный обзор геномной эволюции книдарий».
По сравнению с достижениями в токсикологических исследованиях ядовитых позвоночных, токсикологическим исследованиям книдарий препятствует отсутствие обширной генетической информации. Область яда книдарий представляет особый интерес, учитывая, что кубомедузы могут быть смертельными для посетителей пляжа: ежегодно от их укусов умирает около 100 человек. Они считаются настолько опасными, что являются единственными медузами, имеющими отдельную категорию в Докладе о погоде США.
Райан отмечает: «Коробчатые медузы являются одними из самых ядовитых животных на планете, и поэтому их геномы являются важными ресурсами для разработки противоядий, а также потенциальных лекарств». Он добавил: «Наше исследование включало целенаправленную оценку генов, связанных с ядом, что позволило получить представление об эволюции яда книдарий».
Для исследования токсинов авторы идентифицировали 117 предполагаемых белков яда, из которых 9 были обнаружены только у книдарий. Геном крылатой кубомедузы был единственным, включавшим ген токсина под названием CqTx. Белок CqTx создает поры в мембранах клеток, что приводит к гемолизу, разрушению эритроцитов. Учитывая, что некоторые кубомедузы могут остановить чье-то сердце в течение 5 минут, идентификация этого токсина в крылатой кубомедузе добавляет еще один ключ к до сих пор неясным механизмам того, как люди умирают от укуса кубомедузы.
Сравнения геномов также выявили информацию об эволюции книдарийского яда. Потеря генов и дублирование генов играют большую роль в эволюции видов, и, например, анализ учеными другого гена токсина, CrTx, показал и то, и другое. Перевернутая медуза содержала один ген CrTx, крылатая кубомедуза имела пять копий этого гена; а у стебельчатой медузы их не было.
Райан расширяет эти выводы, говоря: «Потеря генов является важной движущей силой эволюционных изменений. Наличие черновиков геномов позволяет делать точные выводы об утрате генов и понимать фенотипический вклад потери генов у этих животных. геномы предоставляют информацию о порядке расположения генов в геноме, что в ряде случаев позволяет провести независимую проверку идентификации трудно поддающихся классификации генов."
Добавление этих трех новых последовательностей генома медузы означает, что теперь есть последовательности генома, доступные для всех пяти классов кишечнополостных. Доступ к этому богатству генетической информации позволит исследовать генетические основы невероятно разнообразного диапазона биологических признаков этой группы, которые включают, помимо прочего, различия в жизненных циклах, предпочтениях добычи, метаморфозах, плавательном поведении, популяции. цветение, сексуальное поведение, реакции на стресс окружающей среды, определение типа клеток и развитие стрекательных капсул. Действительно, в Cnidaria у исследователей есть - ныне непогребенный - кладезь информации.