Ученые Калифорнийского технологического института обнаружили новый вид червей, обитающих в экстремальных условиях озера Моно. Этот новый вид, временно названный Auanema sp., имеет три разных пола, может пережить 500-кратную смертельную для человека дозу мышьяка и вынашивает детенышей внутри своего тела, как кенгуру.
Озеро Моно, расположенное в Восточной Сьерре в Калифорнии, в три раза более соленое, чем океан, и имеет щелочной pH 10. До этого исследования было известно, что в озере обитают только два других вида (помимо бактерий и водорослей) - артемии и ныряльщики. В этой новой работе команда обнаружила еще восемь видов, принадлежащих к классу микроскопических червей, называемых нематодами, которые процветают в озере Моно и вокруг него.
Работа была выполнена в основном в лаборатории Пола Штернберга, профессора биологии Брена. Статья с описанием исследования появится в сети 26 сентября в журнале Current Biology..
Лаборатория Штернберга давно интересуется нематодами, особенно Caenorhabditis elegans, которые используют всего 300 нейронов для демонстрации сложного поведения, такого как сон, обучение, обоняние и движение. Эта простота делает его полезным модельным организмом для изучения фундаментальных вопросов нейронауки. Важно отметить, что C. elegans может легко развиваться в лаборатории при нормальных комнатных температурах и давлении.
Поскольку нематоды считаются самым распространенным типом животных на планете, бывшие аспиранты лаборатории Штернберга Пей-Инь Ши (доктор философии '19) и Джеймс Сихо Ли (доктор философии '19) думали, что они могут найти их в суровых условиях. среда озера Моно. Восемь обнаруженных ими видов разнообразны: от доброкачественных травоядных микробов до паразитов и хищников. Важно отметить, что все они устойчивы к высоким содержанием мышьяка в озере и поэтому считаются экстремофилами - организмами, которые процветают в условиях, непригодных для большинства форм жизни.
Сравнивая новые виды Auanema с родственными видами того же рода, исследователи обнаружили, что аналогичные виды также продемонстрировали высокую устойчивость к мышьяку, хотя они не живут в среде с высоким содержанием мышьяка. В другом удивительном открытии Auanema sp. Было обнаружено, что сам по себе он может развиваться в лаборатории в нормальных, не экстремальных условиях. Лишь несколько известных в мире экстремофилов могут быть изучены в лабораторных условиях.
Это говорит о том, что нематоды могут иметь генетическую предрасположенность к устойчивости и гибкости при адаптации как к суровым, так и к благоприятным условиям окружающей среды.
«Экстремофилы могут многому научить нас в отношении инновационных стратегий борьбы со стрессом», - говорит Ши. «Наше исследование показывает, что нам еще многое предстоит узнать о том, как эти 1000-клеточные животные научились выживать в экстремальных условиях».
Исследователи планируют определить, существуют ли определенные биохимические и генетические факторы, которые способствуют успеху нематод, и секвенировать геном Auanema sp. искать гены, которые могут обеспечить устойчивость к мышьяку. Питьевая вода, загрязненная мышьяком, представляет собой серьезную проблему для здоровья во всем мире; понимание того, как эукариоты, такие как нематоды, справляются с мышьяком, поможет ответить на вопросы о том, как токсин перемещается и влияет на клетки и тела.
Но помимо здоровья человека, изучение экстремальных видов, таких как нематоды озера Моно, способствует более широкой глобальной картине планеты, говорит Ли.
«Чрезвычайно важно, чтобы мы ценили и проявляли интерес к биоразнообразию», - добавляет он, отмечая, что команда должна была получить специальные разрешения для полевых работ на озере. «Следующая инновация для биотехнологии может появиться в дикой природе. Например, новый биоразлагаемый солнцезащитный крем был обнаружен из экстремофильных бактерий и водорослей. Мы должны защищать и ответственно использовать дикую природу».
Доклад озаглавлен «Недавно идентифицированные нематоды из озера Моно проявляют экстремальную устойчивость к мышьяку». Ши и Ли являются соавторами исследования; Ши в настоящее время является постдокторантом Колумбийского университета, а Ли - постдокторантом Рокфеллеровского университета. Помимо Ши, Ли и Штернберга, другими соавторами являются Рёдзи Шинья из Университета Мэйдзи в Японии, Нацуми Канзаки из Исследовательского центра Кансай в Японии, Андре Пирес да Силва из Уорикского университета в Великобритании, бывший летний студент Калифорнийского технологического института. Научный сотрудник Жан-Мари Бадрус, ныне из Калифорнийского университета в Беркли, а также Элизабет Гетц и Амир Сапир из Хайфского университета в Израиле. Финансирование было предоставлено программой Amgen Scholars Program, Leverhulme Trust и Медицинским институтом Говарда Хьюза.