Іонізуюче випромінювання вважається однією з найруйнівніших сил у Всесвіті, адже воно безжально розриває саму молекулярну основу життя — нитки ДНК. Для людини доза у п’ять грей є абсолютно летальною, оскільки наші клітини втрачають здатність до поділу та системного відновлення. Проте у природі існують істоти, для яких навіть найекстремальніші умови є лише тимчасовою незручністю. Дослідники звернули увагу на унікальний клас мікроскопічних прісноводних безхребетних — бделоїдних коловерток (Bdelloidea). Ці непомітні для неозброєного ока тварини демонструють фантастичну стійкість: вони здатні пережити потужне гамма-опромінення у дозах, що перевищують людський фізіологічний ліміт рівно в тисячу разів, залишаючись при цьому життєздатними та готовими до подальшого розмноження, пише T4.
Біохімічний феномен: як працює ідеальний механізм відновлення ДНК
Головна небезпека надвисоких доз радіації полягає у виникненні масових двониткових розривів ДНК, коли геном буквально розсипається на тисячі дрібних фрагментів, що неминуче призводить до загибелі клітини. Згідно з масштабними дослідженнями радіорезистентності організмів, опублікованими в базі Національного центру біотехнологічної інформації США, бделоїдні коловертки виробили безпрецедентний еволюційний механізм захисту.
Коли їхній геном зазнає катастрофічних радіаційних руйнувань, вони не гинуть, а миттєво запускають процес екстреної біологічної репарації. Їхні клітини містять унікальні ферментативні комплекси, які працюють як надточні молекулярні зварювальні апарати. Вони швидко знаходять пошкоджені фрагменти, безпомилково ідентифікують їхню початкову послідовність і зшивають геном назад у правильному порядку, повністю усуваючи наслідки смертельного опромінення за лічені години.
«Те, що для будь-якого іншого багатоклітинного організму означає миттєву і незворотну смерть від гострої промdеневої хвороби, для бделоїдної коловертки є лише сигналом до запуску найдосконалішої у природі системи молекулярного ремонту. Їхня здатність буквально збирати свій власний розірваний геном по шматочках, не припускаючись критичних мутаційних помилок, кидає виклик усім традиційним уявленням про межі біологічної витривалості живих істот», — зазначають еволюційні генетики у своїх звітах.
Еволюційний парадокс та крадіжка чужих генів
Ще однією вражаючою особливістю цих мікроорганізмів є те, що вони успішно існують без статевого розмноження вже понад сорок мільйонів років, що з біологічної точки зору є величезною еволюційною аномалією. Замість класичного обміну генами з партнерами для створення генетичного різноманіття, коловертки використовують унікальний феномен масового горизонтального перенесення генів.
Офіційні публікації у провідному науковому журналі Nature підтверджують, що під час відновлення після екстремального висихання або нищівного радіаційного опромінення оболонки їхніх клітин стають надзвичайно проникними. У цей момент коловертки буквально захоплюють і назавжди вбудовують у свій геном фрагменти вільної чужорідної ДНК з навколишнього середовища: від бактерій, грибів та навіть рослин. Саме ця неймовірна здатність до молекулярного запозичення дозволила їм накопичити ексклюзивний арсенал захисних білків, які роблять їх абсолютно невразливими до найжорсткіших викликів нашої планети та відкривають нові горизонти для розробки препаратів радіаційного захисту майбутніх астронавтів.
Читайте також: Вчені кажуть, що алюміній може стати ціннішим за золото
