Тараканов принято считать существами, которые способны выжить в любых условиях, отчасти благодаря их ДНК – которая может кодировать всевозможные полезные трюки для выживания: от нейтрализации токсинов до регенерации конечностей.
Теперь исследование, проведенное учеными из Сиднейского университета, по-новому взглянуло на геном таракана и обнаружило нечто довольно удивительное.
Оказывается, эти насекомые позаимствовали огромные объемы ДНК у совершенно другого вида.
Этим видом являются бактерии Blattabacterium cuenoti, которые, как было известно ранее, живут внутри тараканов и помогают в переработке азота, – но ранее не было известно, что они передают своему хозяину десятки тысяч фрагментов ДНК.
Передача генов между видами технически известна как горизонтальный перенос генов (ГПГ), и она часто наблюдается у бактерий и микроорганизмов.
Хотя существуют также доказательства этого явления у сложных животных и растений (эукариот), ранее считалось, что оно встречается гораздо реже.
«Мы идентифицировали многочисленные химерные вставки, содержащие до девяти коротких сегментов из разных участков генома B. cuenoti», – пишут исследователи в своей опубликованной статье.
«Наши результаты указывают на широко распространенный ГПГ в геномах эукариот, что может иметь далеко идущие последствия для адаптации и видообразования».
Исследователи проанализировали полные геномы 18 видов тараканов и термитов. Термиты и тараканы близкородственны и имеют общих предков, но когда они разошлись на эволюционном древе, большинство термитов утратили B. cuenoti.
В отличие от большинства подобных исследований на сегодняшний день, анализ включал поиск более мелких, некодирующих фрагментов ДНК, которые не создают белки, – фрагментов, которые были упущены предыдущими сканированиями, нацеленными на поиск более сложной ДНК.
В ходе поиска было обнаружено в общей сложности 40 485 фрагментов ДНК B. cuenoti, от 93 до 4 900 в зависимости от насекомого. Ранее самое большое количество горизонтальных переносов генов, обнаруженное у эукариот, составляло менее 300.
Более того, некоторые из этих фрагментов, по-видимому, происходят из самого начала линии тараканов.
«Некоторые вставки, по-видимому, сохранялись в этой группе на протяжении ≥28,7 миллионов лет, что может отражать их функциональную роль», – пишут исследователи.
В то время как гены обычно передаются от одного поколения к следующему, горизонтальная версия происходит, когда клетки разных видов находятся в очень тесном контакте – в данном случае клетки тараканов поглощают свободные кусочки B. cuenoti.
Для эукариота, осуществляющего поглощение, это может означать, что его геном со временем становится более универсальным и устойчивым, приобретая некоторые молекулярные способности, которых у него иначе не было бы.
Однако важно подчеркнуть, что исследователи пока не знают, что эти перенесенные фрагменты ДНК делают у тараканов, если вообще делают что-то – они могут быть даже слегка вредными, но недостаточно вредными, чтобы эволюционное давление избавилось от них.
«Сохранение многочисленных вставок на протяжении миллионов лет указывает на то, что они могли взять на себя функциональные роли как в генах, так и в межгенных областях, являются эффективно нейтральными или лишь слегка вредными», – пишут исследователи.
По мере совершенствования методов анализа и научного понимания мы теперь начинаем видеть довольно много примеров ГПГ за пределами обычных подозреваемых – бактерий и микроорганизмов.
Это исследование показывает, что предстоит открыть еще многое. У многих других животных существуют симбиотические отношения с бактериями, так что это явление может происходить в гораздо больших масштабах, чем кто-либо ранее осознавал.
Связанная тема: У пар обнаружен удивительный процент общих кишечных бактерий, который может влиять на здоровье
Однако, помимо расширения своих исследований на другие виды, исследователи также хотят глубже изучить геном таракана – чтобы выяснить, не выполняют ли какие-либо из этих 40 485 позаимствованных фрагментов ДНК какую-то полезную функцию.
«Наши результаты показывают обширный горизонтальный перенос ДНК от прокариотических симбионтов к эукариотам», – пишут исследователи.
«Будущие исследования тараканов и других видов, содержащих облигатных эндосимбиотических прокариот, помогут выявить любые функциональные эффекты вставок, обеспечив более полное понимание того, как ГПГ формирует эволюцию генома».
Исследование было опубликовано в журнале PNAS.
Истории ScienceAlert написаны, проверены фактологически и отредактированы людьми, никогда не создаются ИИ. Не пропустите ни одной истории, подпишитесь здесь.
Крыло древнего птерозавра раскрывает биологические секреты, скрытые 100 миллионов лет
Гигантская сейсмическая волна отразилась от ядра Земли и, возможно, сдвинула Японию
Сотни загадочных землетрясений были обнаружены глубоко под Антарктидой