Чешуйчатая улитка живет на дне гидротермальных жерл. В среде, где высокое давление, температура, сильнейшая кислотность и практически нет кислорода. Добыть такую улитку с бронированными пластинами достаточно сложно. Но ученые смогли это сделать. В прошлый раз расшифровка генома подобного существа помогла распознать коронавирус, ВИЧ и другие инфекции. Здесь они тоже ждали чуда. Исследование об этом опубликовано в журнале Nature Communications.
Несмотря на экстремальные условия окружающей среды, характеризующиеся высоким давлением, высокой температурой, сильной кислотностью и низким уровнем кислорода, которые напоминают условия жизни в доисторические времена, гидротермальные жерла содержат множество различных существ, большинство из которых имеют огромный потенциал для биомедицинских и других применений. Среди таких обитателей особый интерес для морских ученых представляют чешуйчатая улитка, также известная как «морской панголин».
Чешуйчатая улитка — единственный из ныне живущих брюхоногих моллюсков (крупное беспозвоночное животное, обычно называемое улитками и слизнями), который имеет бронеподобные чешуйки — очень распространенную особенность брюхоногих моллюсков в кембрийские времена более 540 миллионов лет назад. Эта улитка также является единственным в мире организмом, в состав которого входит железо, из которого состоит ее экзоскелет. Также эта улитка входит в десятку поразительных морских видов десятилетия (2007–2017). Однако мало что известно о ее геноме и необычной морфологии, так как существо чрезвычайно трудно найти и собрать.
Теперь исследовательская группа во главе с профессором Цянем Пейюанем, профессором кафедры наук об океане и отдела наук о жизни HKUST, смогла собрать 20 чешуйчатых улиток на глубине около 2900 метров ниже уровня моря от Индийского океана в сотрудничестве с исследователями из Японского агентства по морским наукам и технологиям Земли (JAMSTEC), и проанализировать последовательность генома улитки.
Вопреки ожиданиям многих ученых, что существо содержит некоторые новые специальные гены, которые вызывают его причудливую морфологию, команда фактически обнаружила, что все гены улитки уже существовали в других моллюсках, таких как кальмары и жемчужные устрицы, и последовательность генов улитки оставался почти неизменной на протяжении всей своей эволюции.
Команда определила, что 25 факторов транскрипции (ключевой белок, который регулирует многие уровни экспрессии генов ниже по течению), которые способствуют образованию чешуек и раковин улитки, также способствовали образованию многих других уникальных твердых частей у моллюсков— клюву у кальмара, спикулы у хитона или хета у полихет.
«Хотя новый ген не был идентифицирован, наше исследование дает ценную информацию о биоминерализации — процессе, в котором кластеризация, позиционирование и включение и выключение комбинации генов определяет морфологию вида. Раскрытие генома чешуйчатой улитки расширяет наши знания о генетическом механизме моллюсков, закладывая генетическую основу, которая прокладывает путь для дальнейшего применения. Одним из возможных направлений является то, как их покрытые железом раковины выдерживают сильные удары, что может дать нам представление о способах сделать более эффективную броню, как пример».
Цянь Пейюань, профессор кафедры наук об океане и отдела наук о жизни HKUST
Изучение секвенирования генома организмов часто приносит прорыв в биомедицинскую и другие отрасли. Например, фермент микроба, который живет в таких глубоководных отверстиях, недавно использовался для обнаружения COVID-19, а также других вирусов — ВИЧ и SARS.