История эволюционного успеха: секрет живучести тараканов кроется в их генах

Американский таракан – вид космополитический; его представителей можно встретить в разных частях света. Живёт как в зданиях, так и дикой природе.
Фото USGS Bee Inventory and Monitoring Lab.

Тараканы отравляют жизнь людям, люди в ответ травят тараканов – история одного соседства, которая больше напоминает тот самый "вечный бой". Почему же люди никак не могут одержать в нём победу и все их средства против насекомых оказываются не такими эффективными, как хотелось бы?

Ответ кроется в эволюционной истории тараканов, которые, кстати, пережили динозавров, а многие учёные думают, что им и ядерная война будет нипочём.

Очевидно, что для того, чтобы спокойно жить в самых загрязнённых местах и питаться отбросами, кишащими бактериями, а ещё противостоять химическим атакам людей, нужно иметь невероятной силы иммунитет. И секвенирование тараканьего генома, которое провела команда из Южно-китайского педагогического университета, показало, какие именно гены делают насекомых столь выносливыми.

Отметим, что отряд таракановые вообще отличается большим разнообразием: в него входят более 4640 видов тараканов и 2900 видов термитов. Но лучше всех освоить искусстве выживания удалось одному виду – это таракан американский (Periplaneta americana). (На самом деле этот вид перекочевал в Новый Свет из Африки в XVI веке, а сегодня является космополитическим, то есть встречается в разных уголках планеты.)

Среди всех секвенированных на сегодняшний день геномов насекомых его геном занимает второе место по длине (на первое запрыгнула саранча). По данным исследователей, около 60% генома американских тараканов состоит из повторяющихся последовательностей ДНК.

Авторы работы расшифровали также геномы дымчато-коричневых, рыжих и австралийских тараканов и нескольких видов термитов. Оказалось, что как раз с двумя видами последних P. americana роднят наиболее тесные генетические связи, сообщает National Geographic.

Но, в то же время, американских тараканов отличает от сородичей набор совершенно уникальных генов, благодаря которым они и процветают даже в самых неблагоприятных условиях и остаются устойчивым к патогенам, которые сами же и переносят.

Во-первых, P. americana обладает невероятно развитым обонянием. У него было найдено почти вдвое больше генов, кодирующих обонятельные рецепторы, чем у других видов. По словам учёных, благодаря этим рецепторам тараканам легче находить по запаху пищу, особенно если та богата разными ферментами.

Во-вторых, американские тараканы обладают ещё и огромным числом генов, отвечающих за работу вкусовых рецепторов: их у насекомых более 500.

Предполагается, что эти особенности помогают тараканам не только более разнообразно питаться, но и учиться на ошибках – уметь распознавать яд, например.

Кстати, о ядах. У P. americana было обнаружено несколько генов, которые позволяют их организму адаптироваться к токсичной среде. Эти гены обеспечивают постоянную выработку ферментов, которые разрушают токсины, а также делают иммунную систему более крепкой. Вот почему тараканы могут выживать даже в самых загрязнённых местах.

Другие гены, найденные у американских тараканов, позволяют им изменять темпы роста по мере старения, в зависимости от того, сколько пищи доступно насекомым. Такая "пластичность развития" является важным эволюционным преимуществом, поясняют авторы.

Но и это ещё не всё. Команда также выявила у насекомых гены, отвечающие за регенеративные функции организма, к примеру, "ремонт" сломанных конечностей, заживление ран и восстановление тканей. В ходе экспериментов специалисты ампутировали нескольким особям конечности и наблюдали, что в большинстве случаев они восстанавливались, причём иногда довольно быстро (а зависимости от тяжести травмы).

По мнению авторов, следует более внимательно изучить, как именно тараканы восстанавливают и наращивают новые ткани – эти механизмы могут пригодиться в регенеративной медицине. Также эксперты изучили ещё не все гены, отвечающие за хеморецепцию.

Подобные работы, как полагают специалисты, помогут эволюционным биологам проанализировать родственные связи многих видов, ну а химикам – найти более эффективные средства для уничтожения вредителей.

Более подробно о своём исследовании китайские учёные рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Кстати, ранее выяснилось, что каждый таракан обладает уникальными чертами личности. Тем временем геном живого ископаемого помог раскрыть секреты экстремального выживания.

Сегодня

Школа PUBG Mobile

Школа PUBG Mobile

07.12.2018 11:40