Studija objavljena u Cell otkriva da su divovski dubokomorski isopodi verovatno preuzeli bakterijski gen ND1 pre oko 16 miliona godina, što im pomaže da usporavaju metabolizam i prežive duge periode bez hrane. Istraživanje je uključilo sekvenciranje genoma primeraka sa 300 i 800 metara, a višestruke kopije ND1 smanjuju proizvodnju energije u hladnim uslovima. Eksperimenti sa zebra ribicama, nematodama i ljudskim ćelijama pokazali su da ND1 može sniziti metaboličku stopu i izvan isopoda.
Kako su divovski dubokomorski isopodi preživeli bez hrane: bakterijski gen ND1 im usporava metabolizam
A supergiant deep-sea isopod can go for five years without eating.
Kada istraživači opisuju duboko more kao jedno od najneobičnijih okruženja na Zemlji, ne preteruju. Među najzanimljivijim stanovnicima su ogromni, oklopljeni isopodi sa velikim trokutastim složenim očima i dugim antenama — neke vrste dostižu i do pola metra dužine. Jedna od najvećih misterija bila je kako ovi organizmi mogu da izdrže više od pet godina bez hrane.
Studija i ključna otkrića
Nova studija objavljena u časopisu Cell ukazuje da su dubokomorski isopodi najverovatnije pre više od 16 miliona godina usvojili gen iz bakterija — ND1 — koji im pomaže da smanje metabolizam i prežive duge periode oskudice. Istraživači sa Instituta za oceanologiju Kineske akademije nauka sekvencirali su potpune genome jedinki uhvaćenih na 300 i 800 metara dubine i uporedili njihove energetske potrebe, enzimsku aktivnost i potrošnju kiseonika.
Kako gen ND1 deluje
ND1 je u dubokim vrstama mnogo snažnije eksprimiran, a njegova struktura podseća na bakterijski gen: nedostaju mu introni i proizvodi kratke proteine, što su tipične osobine bakterijskih gena. Istraživači smatraju da su geni bakterija prisutnih u stomaku isopoda prešli u genom isopoda i postali nasledivi. Višestruke kopije ND1 u genomu deluju tako što smanjuju proizvodnju energije u hladnim uslovima, što omogućava dugotrajnu štednju energije i opstanak tokom posta.
Autori su dodatno testirali funkciju gena ubacivanjem ND1 u modelne organizme — zebra ribice (Danio rerio), nematode i ljudske ćelije — i zabeležili sniženje metaboličke stope i kod tih organizama, što potvrđuje potencijalnu ulogu ND1 u regulaciji energije.
"Ovo je iznenađujuće jer su bakterije i životinje veoma različite, a takvi transferi gena su retki," kaže Jianbo Yuan, koautor istraživanja. "Otvara potpuno novo poglavlje za proučavanje evolucije dubokomorskog gigantizma i uloge mikrobioma u adaptaciji dubokog mora," dodaje Torben Riehl, nezavisni morski biolog.
Zašto je ovaj pronalazak važan
Dubokomorski ekosistemi zauzimaju više od 50% površine planete i igraju ključnu ulogu u globalnim biogeokemijskim ciklusima. Razumevanje mehanizama adaptacije — kao što je horizontalni prenos gena iz mikrobioma u genom domaćina — pomaže nam da bolje shvatimo kako vrste preživljavaju u ekstremnim uslovima i koje usluge ti ekosistemi pružaju.
Zaključak: Otkriće gena ND1 i njegovog uticaja na metabolizam pruža jasan primer kako međudomenski genetički transferi i mikrobiom mogu oblikovati evoluciju i omogućiti izuzetne prilagodbe u ekstremnim staništima.
Pomozite nam da budemo bolji.
