Китайські науковці провели генетичний аналіз риб-слимаків, щоб виявити пристосування, які дають змогу цим тваринам виживати на глибині понад вісім кілометрів. Результати вказують, що у цих тварин наявні численні копії генів, відповідальних за репарацію ДНК, а також тих, що допомагають стабілізувати структуру білків за високого тиску. Дослідження опубліковане в журналі PLoS Genetics.
Риба-слимак Yap hadal на глибині 6 903 метри (зверху) та після вилову (знизу). Mu Y et al. / PLOS Genetics, 2021
Що призвело до цього дослідження?
Ультраабісаллю називають найбільш глибоководну зону океану, що сягає понад шести тисяч метрів нижче поверхні води. У такому середовищі умови для живих істот є вкрай недоброзичливими. Окрім неймовірно високого гідростатичного тиску, на такій глибині майже відсутнє сонячне світло, яке життєво необхідне для фотосинтетичних форм життя. А температура води там варіює в межах від 1 до 2,5 градусів Цельсія. Все це є причиною того, що в ультраабісалі гостра нестача поживних речовин, які туди потрапляють головним чином як морський сніг — частинки органічного матеріалу, які падають на дно з верхніх шарів води. Але деякі організми чудово пристосувалися до життя у таких умовах. Серед них — наразі маловивчені риби-слимаки (Liparidae). Вони найбільш глибоководні риби, які добре себе почувають на глибині навіть більшій за вісім кілометрів, у Маріанській западині наприклад. Які генетичні особливості забезпечують їм витривалість достеменно невідомо, тому вчені з Університету агрономії та лісництва Фуцзяню та їхні колеги з Академії морських наук взялися за вивчення цього питання.
Як вивчали риб?
Дослідження провели на рибах-слимаках, яких виловили у 2017 році із впадини Яп на заході Тихого океану. На глибині 6 903 метрів дослідники знайшли двох риб, які виявилися невідомими для науки. Їх попередньо назвали за назвою впадини, де виявили — Yap hadal. Рибам провели генетичний аналіз за допомогою сучасних технологій секвенування геному та порівняли отримані результати з даними геномних аналізів інших глибоководних риб. Крім цього, тваринам провели дослідження кишкової мікробіоти, щоб виявити, чи пов'язана вона із пристосуваннями до життя в середовищі ультраабісалі.
Яких результатів дійшли вчені?
Дослідження вказують, що у геномі риб-слимаків наявні додаткові копії генів, які залучені в репарації, тобто виправленні пошкоджень, ДНК. Приміром, вони мають аж вісім копій гену rad51. Але разом із тим, деякі гени репарації мали мутації, що можуть впливати на вироблення білків, які вони кодують. Але поки що невідомо, чи має це значення для адаптації до глибоководдя. Також вчені виявили у досліджуваних тварин п'ять копій гену fmo3. Він відповідає за перетворення сполуки, виробленої кишковими бактеріями, у триметиламін N-оксид (TMAO), який стабілізує структуру білків та захищає їх від пошкодження високим тиском. Підвищені рівні TMAO зареєстрували в риб-слимаків у м'язових тканинах.
Разом із додатковими копіями генів науковці помітили, що риби-слимаки деякі гени, навпаки, втратили. Наприклад, такі, що залучені у баченні, відчутті смаку та нюху. Ймовірно, у них просто відпала потреба в темних і бідних на поживу водах, де вибагати в харчах не доводиться.
Ці результати дещо прояснили про біологію риб-слимаків, однак залишається все ще багато невідомого про механізми їхньої адаптації та еволюцію пристосувань. Необхідно провести більше досліджень, яким сприятиме також уже секвенований геном у цьому дослідженні.