Рыба-слизень отказалась от цельного черепа, чтобы выжить в Марианской впадине. А также у нее мягкие кости, которым не страшно давление на глубине
Ученые исследовали геном глубоководной рыбы из семейства морских слизней, которая обитает в Марианской впадине. Они хотели узнать, как та приспособилась к жизни на огромной глубине. Оказалось, что за 20 миллионов лет эта рыба лишилась некоторых генов, но приобрела полезные мутации.
Рыба Pseudoliparis swirei, относящаяся к семейству морских слизней, — это маленькое белесое, скользкое создание, которое живет на глубине от 6000 метров и глубже. Давление в таких условиях достигает огромных величин — 600 килограммов на квадратный сантиметр (для сравнения: давление на глубине в один метр равно примерно 100 граммам на см2, то есть в 6000 раз меньше ). Чтобы выжить на такой глубине, рыба, например, отказалась от цельного черепа, а в ее скелете нет жестких костей.
Чтобы выяснить, чем еще эта рыба обзавелась за долгие годы эволюции, ученые отправились порыбачить в Марианский желоб. Они наловили на приманку с едой несколько экземпляров Pseudoliparis swirei на глубинах 6879, 7034 и 7125 метров. Биологи расшифровали ее геном и сравнили с геномом ее родственников, представителей того же семейства липаровых. Несмотря на родство, они живут совсем в других условиях — в приливных бассейнах, то есть в прибрежной зоне, которую заливает водой только во время приливов.
Сравнение дало несколько интересных результатов. Оказалось, что рыба-слизень начисто лишена гена, который отвечает за пигментацию кожи. На глубине, где она живет, света не бывает никогда, следовательно, и смотреть на нее некому — это свойство в целом довольно обычно для глубоководных жителей.
Из этого следует, что и Pseudoliparis swirei смотреть особенно не на что. Да и нечем — эти обитатели Марианской впадины растеряли почти все гены, кодирующие светочувствительные пигменты. Как пишут авторы статьи, рыбы никак не реагировали на огни спускаемого аппарата.
Исследование генов, отвечающих за формирование скелета, показало, что ген bglap, который отвечает за минерализацию скелета, оказался покалечен мутацией, которая сдвинула рамку считывания. Проще говоря, у этого морского слизня этот ген не работает, и ее скелет остается гибким всю жизнь. С твердыми костями при давлении в сотни килограммов на сантиметр не выжить.
Читайте также: Морская жаба «ходит» по дну
Изменения коснулись и черепа. У рыбы из бездны череп не только такой же мягкий, как и остальной скелет, но и никогда не срастается целиком, в отличие от сухопутных позвоночных животных. Возможно, это связано с мутацией в том же гене bglap.
Другие изменения касаются механизмов, которые работают в каждой клетке по отдельности. При высоких давлениях клеточная мембрана теряет текучесть и не может нормально пропускать через себя нужные клетке вещества. Исправить положение можно: для этого надо увеличить содержание в ней ненасыщенных жирных кислот. Похоже, Pseudoliparis swirei прошла этот путь. Ее геном содержит в несколько раз больше копий генов, отвечающих за синтез одной из полиненасыщенных жирных кислот, докозагексаеновой. Изобилие этого вещества в мембране, видимо, и позволяет ей нормально функционировать в океанской впадине. Кроме того, у скользкой рыбы увеличено количество копий генов, кодирующих белки, которые переносят нужные вещества в клетку и из нее.
На большой глубине тяжело не только скелету и мембранам. Туго там приходится и белкам. Водяной столб высотой в несколько километров давит на фолдинг, то есть на то, как уложены друг относительно друга белковые цепи. Фолдинг очень важен, так как работоспособность ферментов зависит от формы молекулы, в которую они свернулись. Стабилизировать структуру белковой молекулы может вещество под названием триметиламиноксид, и оно, как показал анализ, у морского слизня в избытке. Ее геном несет множество копий гена, который кодирует фермент, нужный для синтеза триметиламиноксида.
Кроме большого количества копий полезных генов рыбка улучшила и сами белки. В молекулах белка-шаперона Hsp90 ученые нашли замены одних аминокислот на другие. От последовательности аминокислот зависит то, какую «позу» примет молекула белка. Ученые считают, что эти замены сделали белок Hsp90 опять-таки более устойчивым к деформации из-за высокого давления. Впрочем, как авторы сами признаются, в этом случае нужны эксперименты, которые показали бы, правы ли они.
Кожа, зрение, состав скелета и клеточных мембран, белки, более устойчивые к сильнейшему давлению — все эти приспособления рыбка-слизень приобрела примерно за 20 миллионов лет. Именно столько времени прошло после ее разлуки с ближайшими родственниками по филогенетическому древу.
Максим Абдулаев