Американские ученые опубликовали статью, в которой подтвердили свою гипотезу об уникальном механизме, позволяющем тихоходкам переживать высыхание. «Маленькие водяные медведи», как впервые назвали этих существ еще в 1773 году, способны замещать жидкость в своем теле специальным стекловидным веществом, и это помогает им пережидать засушливые времена.

Тихоходки — микроскопические беспозвоночные, длина тела которых не превышает полутора миллиметров. Они живут во влажной среде, где питаются водорослями и мхом, медленно передвигаясь на четырех парах коротких и толстых ног. У них нет ни дыхательной, ни кровеносной системы, но есть пищеварительная, нервная и половая. Некоторые специалисты считают их родственниками членистоногих, другие относят их ближе к круглым или кольчатым червям. Известно чуть менее тысячи видов тихоходок, сто двадцать из которых встречаются в России.

Тихоходки обладают поразительной выносливостью. В плохие времена они впадают в анабиоз, втягивают конечности, уменьшаются и принимают вид покрытого восковой оболочкой бочонка. Метаболизм при этом замедляется в десять тысяч раз, а содержание воды в организме уменьшается до одного процента. В благоприятных условиях тихоходка быстро приходит в себя и оживает.

Эти животные способны переносить температуру в –20 градусов Цельсия в течении тридцати лет, могут полтора года жить в жидком кислороде при –193 градусах и выдерживают восьмичасовое охлаждение жидким гелием до –217 градусов. Их можно целый час кипятить в воде, и они все равно выживут. Не погубит их ни давление в 6000 атмосфер, ни пребывание в чистом сероводороде или углекислом газе. Половина тихоходок выживает в рентгеновском излучении, в тысячу раз превышающее смертельную дозу для человека. В одном из недавних знаменитых экспериментов тихоходок отправили в открытый космос и облучали там в вакууме ультрафиолетом. Даже среди подвергнутых самому жесткому облучению тихоходок нашлись те, что сумели выйти из анабиоза и дать потомство.

Исследователи из университета Северной Каролины обнаружили в геноме тихоходок вида Hypsibius dujardini группу генов, которая ответственны за производство специфических для тихоходок «внутренне разупорядоченных» белков, заменяющих почти всю воду в организме стекловидной матрицей. Они относятся к трем типам – цитозольным, экскретируемым и митохондриальным белкам. С помощью биоинформатических предсказаний, а также ЯМР, метода кругового дихроизма и других исследований было показано, что все эти белки действительно не имеют четкой вторичной структуры. Ученые назвали их TDP (tardigrade-specific intrinsically disordered proteins), чтобы подчеркнуть их специфичность к тихоходкам и отделить от других разупорядоченных белков, поскольку гомологов в живой природе у них не нашлось. В данный момент ученые сообщают, что гена фосфотазы, необходимой для синтеза трегалозы, в сборке генома H. dujardini они не обнаружили — по-видимому, соответствующие функции здесь выполняют только TDP.

Чтобы исследовать работу этих белков, гены тихоходки Hypsibius dujardini вставляли в геномы человеческих культур, дрожжей и бактерий, наблюдая у них нужные эффекты при высыхании. Ученые выяснили, что когда тихоходка начинает терять жидкость, в ее клетках запускается экспрессия генов, кодирующих TDP. Чем больше у тихоходки таких генов, тем она лучше справляется с отсутствием воды – поэтому разные тихоходки обладают разной способностью к выживанию при засухе. Paramacrobiotus richtersi, например, умирает, при этом в ее геноме есть всего 22 из 52 исследуемых TDP. Белки заполняют цитоплазму, формируя внутри клетки прозрачную аморфную субстанцию. Существуют две гипотезы, согласно которым организм выживает при такого рода процессе, который изучен и для трегалозы. Согласно первой, все важные молекулы, которые могут пострадать от высыхания — белки, нуклеиновые кислоты, соединения мембран — физически застревают в порах стекловидной матрицы, что предотвращает их разрывы, неправильное сворачивание или слипание. Согласно второй, сильно гидрофильные молекулы TDP (или, у других животных, трегалозы) непосредственно замещают молекулы воды в цитоплазме, формируя вместо них водородные связи с крупными соединениями. Когда в клетках вновь появляется избыток воды, TDP растворяются в ней и «отпускают» все другие молекулы обратно.
http://old.nanonewsnet.ru/news/2017/uchenye-opisali-mekhanizm-ostekleneniya-malenkikh-vodyanykh-medvedei