Трехполые нематоды из щелочного озера Моно пережили купание в мышьяке
Американские ученые обнаружили восемь видов круглых червей в щелочном озере Моно. Один из них исследователям удалось вырастить и подробно изучить в лаборатории. Оказалось, что эти нематоды имеют три пола и вынашивают детенышей внутри своего тела. Кроме того, они выживают при огромных концентрациях мышьяка, в 500 раз превышающих летальную дозу для человека. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Калифорнийское озеро Моно известно необычным составом: с уровнем рН около 10 воду в нем можно считать сильно щелочным раствором. Поэтому в озере не выживают рыбы, а все попытки их туда переселить заканчиваются неудачей. До сих пор считалось, что единственные обитатели озера Моно — кроме бактерий и планктонных водорослей — рачок артемия и «щелочная муха» Ephydra hians.
Группа ученых из Калифорнийского технологического университета под руководством Пола Стернберга (Paul Sternberg) предположила, что в озере могут оставаться незамеченными и другие существа. Например, представители нематод — самой многочисленной группы животных на Земле. В образцах, которые исследователи собрали из воды и грунта на озере, они обнаружили восемь разных видов круглых червей.
Анализ последовательностей их ДНК показал, что обнаруженные нематоды относятся к нескольким родам, которые не близко родственны друг другу. Из этого исследователи сделали вывод, что нематоды колонизировали озеро несколько раз. Кроме того, изучив их ротовые аппараты, ученые заключили, что виды используют разные пищевые стратегии: одни питаются микробами, вторые — хищники, а третьи паразитируют на рачках.
Обычно животных-экстремофилов сложно выращивать в лаборатории, но ученые обнаружили, что представителя одного из родов — Auanema — культивировать очень просто, если следовать стандартному протоколу для работы с нематодой C. elegans. Таким образом авторам работы удалось подробно изучить его строение и жизненный цикл. Оказалось, что Auanema sp. имеет три пола: мужской, женский и гермафродитный, что характерно для других представителей этого рода. Зато, в отличие от других своих родственников, эта нематода оказалась живородящей: она вынашивает своих детенышей внутри тела, видимо, чтобы защитить их от щелочной среды.
Известно также, что в воде озера Моно повышена концентрация мышьяка. Исследователи предположили, что обитающие в нем нематоды обладают устойчивостью к этому яду и попробовали выращивать представителей Auanema sp. и C. elegans в воде с разным содержанием мышьяка. Они обнаружили, что нематоды из озера Моно переносят его гораздо лучше и остаются в живых даже тогда, когда C. elegans погибают. Черви Auanema sp. оказались устойчивы даже к дозам, которые в 500 раз превышают летальную дозу для человека.
Затем ученые попробовали культивировать других нематод из рода Auanema, которые не связаны с озером Моно, и обнаружили, что они выживают в присутствии мышьяка ничуть не хуже новооткрытых червей. Судя по всему, устойчивость к мышьяку была свойственна еще их общим предкам и оказалась полезна при колонизации новой экстремальной среды обитания.
Раньше ученые описали особенности «щелочных мух», которые позволяют им жить на озере Моно. И у людей, кстати, тоже встречаются приспособления к высоким концентрациям мышьяка — например у тех, кто живет в пустыне Атакама.
Полина Лосева
Изучать на них магниторецепцию не получится
Исследователи из Великобритании и Германии на протяжении шести лет воздействовали суммарно почти на сто тысяч дрозофил магнитным полем и выяснили, что они не меняют свое поведение под действием этого поля и в целом никак на него не реагируют. Это опровергло результаты предыдущих экспериментов, где чувствительность мух к магнитному полю была доказана, — прошлые результаты ученые посчитали ложноположительными. Работа опубликована в Nature. Некоторые животные обладают магниторецепцией — например, перелетные певчие птицы мигрируют в основном по ночам и ориентируются по магнитному полю земли. Точно не ясно, как работает их внутренний компас, но основная гипотеза такая: в сетчатке из глаз есть криптохромы — светочуствительные белки, которые реагируют на магнитное поле, а в мозге — нейроны, которые обрабатывают информацию, поступающую с магниторецепторов сетчатки. Такую же способность ученые обнаружили и у летучих мышей. По некоторым данным, магнитное поле чувствуют и плодовые мушки дрозофилы (Drosophila). Криптохромы из их сетчатки реагировали на магнитное поле в экспериментах in vitro, а в других исследованиях [1, 2, 3] под действием магнитного поля их поведение менялось. Поэтому мух иногда используют как модельный организм, чтобы изучать магниторецепцию: геном дрозофил можно редактировать, и эксперименты над ними ставить проще, чем над птицами. Марко Бассетто (Marco Bassetto) из Ольденбургского университета имени Карла фон Осецкого и его коллеги из Великобритании и Германии решили проверить, на самом ли деле дрозофилы чувствительны к магнитному полю. Они воспроизвели несколько экспериментов на гораздо большей выборке и в более контролируемых условиях. Сначала они запустили мух в Т-образный лабиринт, к одному из рукавов которого было приложено магнитное поле с индукцией около 500 микротесла. Установку разместили в электромагнитно-экранированной камере в деревянном здании — в итоге фоновые радиочастотные поля сильно ослаблялись и не должны были повлиять на эксперимент. Дрозофил тестировали группами по 100 особей; предполагалось, что наивные мухи будут избегать рукава с магнитным полем (как это было в ранних экспериментах), а если научить их ассоциировать поле с наградой в виде сахарозы, то они станут предпочитать этот рукав. Однако ничего из этого не подтвердилось: и наивные, и обученные дрозофилы выбирали оба рукава с одинаковой частотой. А вот в контрольных экспериментах мухам удалось связать награду и запах. Всего ученые провели почти 1000 тестов и протестировали таким образом 97650 мух. Затем они поместили дрозофил в вертикальные пластиковые трубки, помещенные между двойными катушками. К одной из трубок было приложено магнитное поле с индукцией 500 микротесла, а к другой — нет. В таких трубках мухи обычно поднимаются, сопротивляясь земному притяжению, — это называется отрицательным геотаксисом (личинки некоторых насекомых, напротив, стремятся вниз, к земле). В предыдущих исследованиях под действием тусклого синего цвета и магнитного поля мухи поднимались медленнее. Здесь же ученые не обнаружили никакой разницы в скорости подъема мух в зависимости от наличия магнитного поля. Однако, как и в раннем эксперименте, под действием красного цвета дрозофилы поднимались медленнее, чем под действием синего (магнитное поле все еще не влияло). Затем ученые усовершенствовали экспериментальную установку и проверили в ней магнитные поля 0,90, 220 и 300 микротесла. Однако и тогда магнитное поле не влияло на скорость подъема насекомых. В предыдущих исследованиях также сообщалось, что магниточувствительность мух проявляется под действием более коротких волн света. Авторы проверили и это, но и здесь дрозофилы никак не реагировали. Авторы заключили, что дрозофилы, судя по всему, не способны ощущать магнитные поля околоземной силы (ниже 500 микротесла). А статистический анализ показал, что результаты ранних экспериментов были, вероятнее всего, ложноположительными: на это указывают небольшие выборки и низкая статистическая мощность. Таким образом, изучать магниторецепцию лучше на ночных мигрирующих певчих птицах. А ранее исследователи из Канады и США выяснили, что нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции. Во время ночного отдыха их активность снижается.
