Гигантские глубоководные изоподы раскрыли генетический механизм выживания без пищи

Учёные раскрыли генетические механизмы экстремальной выживаемости глубоководных гигантов — изоподов рода Bathynomus, которые способны обходиться без пищи более пяти лет. Работа показывает, как эти организмы решают фундаментальную биологическую задачу: как поддерживать жизнедеятельность и рост в среде с крайне дефицитными питательными ресурсами.

Речь идёт о супергигатских батиномидах, известных как гигантские мокрицы, которые представляют собой биологический парадокс. С одной стороны, батиномиды относятся к крупнейшим обитателям глубоководной мегафауны, а с другой — живут в среде, где пищевые ресурсы крайне скудны.

Для исследования механизма выживания учёные использовали комплексный подход, объединив анализ генома, особенностей строения организма, физиологии, поведения и микробного сообщества. Это позволило установить, что у батиномидов существует не один, а сразу два ключевых механизма адаптации к голоду.

Первый механизм связан с анатомией: значительная часть тела этих ракообразных — около двух третей — занята желудком, способным накапливать огромные объёмы пищи. Его содержимое представляет собой практически однородную «иловую» массу сильно переработанной пищи, в которой мало пищеварительных бактерий, но высока доля микроорганизмов, связанных с накоплением липидов, в частности Chlamydiae. Такой резерв позволяет медленно расходовать энергию в периоды длительного голодания.

Второй механизм — крайне низкий базальный уровень метаболизма, который имеет генетическую основу. Учёные также обнаружили необычный генетический элемент — ND1, полученный батиномидами в результате горизонтального переноса от симбиотической бактерии. Этот ген активно регулируется через эпигенетические модификации гистонов, включая ацетилирование, что позволяет тонко настраивать энергетический обмен.

Особый интерес вызвали эксперименты с геном ND1, проведённые на рыбах данио-рерио, нематодах и клетках человека. При обычной температуре ND1 увеличивал интенсивность метаболизма, снижая устойчивость к голоданию. Однако при низких температурах, характерных для глубоководной среды, он, наоборот, подавлял активность митохондрий и снижал энергетические затраты, повышая устойчивость к голоду у модельных организмов на 37%.

По словам исследователей, такой механизм позволяет батиномидов гибко «переключать» уровень метаболического подавления в зависимости от условий среды, решая давний эволюционный парадокс гигантизма в условиях бедной пищей глубины океана. Ведущий автор работы Юань Цзяньбо отметил, что результаты не только объясняют феномен сверхдлительного голодания, но и демонстрируют принципиально новый способ регуляции энергетического баланса у живых организмов.