Гигантские изоподы выживают без еды пять лет с помощью чужого гена

Китайские ученые из Института океанологии при Академии наук (IOCAS) под руководством Юань Цзяньбо обнаружили, что глубоководные гигантские изоподы (сверхгигантские батиномиды) выживают без пищи более пяти лет благодаря комбинации огромного желудка и экстремально низкого метаболизма. Исследование опубликовано в журнале Cell.

Представьте себе существо размером с кошку, которое живет на глубине почти в километр, где еда выпадает редкими снежинками из мертвых организмов. Это сверхгигантская изопода, морской родственник мокриц, который вырастает до невероятных размеров в условиях постоянного голода. Как такое вообще возможно? Ведь большое тело требует энергии, а еда появляется раз в месяцы или даже годы. Долгое время это считалось парадоксом.

Чтобы его разрешить, исследователи из Китая сравнили два вида батиномид: одного, живущего на 900-метровой глубине, и другого, встречающегося на 300 метрах. Оказалось, что у сверхглубоководного вида желудок занимает целых две трети объема тела.

Когда выпадает удача — например, труп кита или скопление органического детрита, изопода набивает его до отказа, превращая пищу в полужидкую кашицу. В этом содержимом ученые нашли удивительно мало обычных пищеварительных бактерий, зато много хламидий, которые помогают накапливать жиры. Получается этакий долгоиграющий энергетический бункер.

Но главная хитрость не в запасании, а в экономии. Метаболизм этих животных замедляется настолько, что их можно назвать живыми камнями. Горизонтальный перенос генов сыграл здесь ключевую роль: изоподы позаимствовали у симбиотических бактерий ген ND1, который встроился в их собственную ДНК.

В отличие от обычных генов, он умудряется копироваться и работать на сверхвысокой скорости, причем его активность тонко настраивается с помощью химических пометок на гистонах, своего рода рубильников, регулирующих энергозатраты.

Чтобы проверить, как работает этот ген, ученые вживили его в рыбок данио, червей-нематод и даже в клетки человека. При нормальной температуре ND1 ускорял обмен веществ, и животные начинали быстрее голодать. Но в холоде, похожем на глубоководный, ген действовал наоборот: подавлял активность митохондрий и замедлял сжигание ресурсов. Рыбки данио с геном ND1 при низкой температуре выдерживали без еды на 37% дольше. Это как если бы автомобиль в мороз сам переключался на сверхэкономичный режим расхода топлива.

Таким образом, глубоководные гигантские изоподы решили энергетическую дилемму с помощью двойной стратегии «больше есть, когда повезет, и почти не тратить, когда нет», и ключевую роль в этом торможении метаболизма играет чужеродный ген ND1, который работает как молекулярный термостат, снижающий энергопотребление в холоде и тем самым позволяющий животным дожидаться следующего пищевого дождя годами.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях