Отсеквенирован геном «бессмертной» медузы

Испанские ученые составили список генов, которые, вероятно, отвечают за «бессмертие» медузы Turritopsis dohrnii. Для этого они отсеквенировали ее геном и сравнили его с геномом медузы Turritopsis rubra. Оказалось, что «бессмертная» медуза, в отличие от своей родственницы, обзавелась дополнительными копиями — до восьми штук — генов, которые связаны с процессами омоложения клеток. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Медузу Turritopsis dohrnii часто называют единственным «бессмертным» животным. Но ее бессмертие не похоже на то, что, например, описано в мифах для древнегреческих богов. T. dohrnii можно убить — но вот сама по себе, то есть «от старости», она, кажется, почти не умирает.

Жизненный цикл многих медуз устроен по принципу «полип — медуза — личинка»: то есть медуза выпускает половые клетки, которые встречаются друг с другом и производят личинку. Личинка оседает на дно и вырастает в полип, от которого потом отпочковывается новая медуза. Такой цикл похож на размножение большинства животных, поскольку в нем есть оплодотворение и смена поколений.

Цикл T. dohrnii устроен похожим образом. Но есть одна деталь: после размножения сама медуза может, претерпев некоторые превращения, осесть на дно и превратиться обратно в полип. Из него снова может получиться медуза, которая способна размножаться — и пока нет данных о том, что этот процесс когда-то останавливается. Это биологи и имеют в виду, когда называют T. dohrnii биологически бессмертной.

Чтобы выяснить, какие механизмы не дают медузе стариться после размножения, Мария Паскуаль-Торнер (Maria Pascual-Torner) из Университета Овьедо и ее коллеги отсеквенировали геном T. dohrnii, а заодно ее родственницы T. rubra, которая не умеет превращаться из медузы обратно в полипа. Всего они обнаружили 17468 генов у T. dohrnii и 9324 гена у T. rubra. Затем исследователи сравнили эти геномы друг с другом и с геномами других животных. В них искали гены, связанные с ключевыми процессами старения (hallmakrs of aging), которые один из соавторов работы, Карлос Лопес-Отин (Carlos López-Otín), выделил в 2013 году.

Ученые обнаружили, что у T. dohrnii гены, связанные со старением, часто встречаются в нескольких копиях — по сравнению с T. rubra, другими стрекающими, позвоночными и даже человеком. У T. rubra тоже нашлись гены с дополнительными копиями, но гораздо меньше, чем у их «бессмертной» родственницы.

Исследователи полагают, что наличие нескольких копий свидетельствует о том, что на эти гены особенно сильно давил отбор — а значит, именно они могли сыграть роль в обретении «бессмертия». Среди этих генов многие были связаны с копированием и ремонтом ДНК — то есть устранением генетической нестабильности, одной из важных причин старения. Были и те, что кодируют антиоксиданты — вещества, нейтрализующие свободные радикалы в клетке. Нашлись также отличия в белках, связанных с теломеразой и теломерными петлями — возможно, они как-то помогают медузе удлинять концы своих хромосом и тем самым избегать клеточного старения.

Наконец, ученые проверили, работают ли эти гены и их дополнительные копии во время жизненного цикла T. dohrnii. Оказалось, что многие из них действительно участвуют в превращении медузы в полипа, но по-разному. Например, гены, отвечающие за ремонт ДНК и поддержание длины теломер, вступали в игру уже после образования полипа — и перед его превращением в медузу. А гены, связанные с работой стволовых клеток и внутриклеточной сигнализацией, наоборот, экспрессировались на ранних стадиях превращения в полип.

Таким образом, авторы работы в очередной раз подтвердили, что даже в таких исключительных случаях, как единственное известное «бессмертное» животное, задействованы те же механизмы противодействия старения, что и у всех прочих животных, включая человека. Но потребуется еще долго разбираться в том, как именно эти механизмы работают, и можно ли воспроизвести их в какой-нибудь другой живой системе.

Ученые время от времени секвенируют геномы разных долгожителей — и везде обнаруживают примерно одно и то же: отличия в большом наборе генов, отвечающих сразу за несколько механизмов поддержания молодости. Мы уже рассказывали про то, что нашлось в геномах белой акулы, синелобого амазона и черепахи Одинокого Джорджа.

Полина Лосева