Что такое образ жизни в нашем мире является наиболее стабильным и надежным? Тараканы славятся своей долговечностью — многие люди были убеждены, что она сможет пережить даже ядерный Апокалипсис. Тихоходки, или водяные медведи, более устойчивы. Они могут выжить даже в космосе. В кипящей кислоте источники национального парка Йеллоустоун, живет один из самых водорослей. Вокруг нее, едкий воды, приправленный мышьяком и тяжелыми металлами. Чтобы остаться в живых в этой смертельной место, чтобы использовать неожиданный трюк.

В чем их секрет? Кража. Одежда генов, необходимых для выживания других форм жизни. Эта тактика является гораздо более распространенным, чем вы думаете.

Большинство живых существ, которые живут в экстремальных местах, являются одноклеточные организмы — бактерии и археи. Эти простые и древние формы жизни не имеют сложной биологии животных, но его простота является преимуществом: они гораздо более способны справиться с экстремальными условиями.

Тысячи миллионы лет назад были спрятаны в самых негостеприимных местах глубоко под землей, на дне океана в вечной мерзлоте или в кипящей горячие источники. Прошли долгий путь, развитие их гены за миллионы или тысячи миллионов лет, и теперь, которые помогут вам справиться практически с чем угодно.

Но что, если сложнее может прийти и украсть эти гены? Которые были сделаны в эволюционный подвиг. Упал только один раз они прибыли бы генетикой, которая позволяет им выжить в экстремальных местах. Что бы попасть туда, минуя миллионы лет тяжелой и сложной эволюции, то это, как правило, необходимо развивать эти навыки.

Сделал красной водоросли Galdieria sulphuraria. Он может быть найден в горячие серные источники Италии, России, Йеллоустонский Парк в США и в Исландии.

Температура в этих термальных вод поднимается до 56 градусов по Цельсию. Хотя некоторые бактерии могут жить в бассейне при температуре около 100 градусов, и некоторые из них могут справиться с температурой около 110 градусов, около глубоких источников, следует отметить, что эукариоты — это группа из более сложных форм жизни, включая животных и растения (красные водоросли, растения) — могут жить при температуре 56 градусов.

Большинство растений и животных не смогла бы терпеть такие температуры, и с хорошей причине. Жара приводит к разрушению химических связей в белках, вызывая их распад. Это влияет катастрофически на ферменты, которые катализируют химические реакции организма. Мембрана, которая окружает клетки начинает течь. По достижении определенной температуры, оболочка лопается, и клетка распадается.

Однако еще более впечатляющим является способность водорослей переносят кислой среды. Некоторые горячие источники обладают значениями pH в диапазоне от 0 до 1. Кислот вещества на положительно заряженный ион водорода, также известный как протоны. Эти заряженные протоны мешать белки и ферменты внутри клеток, повреждению химических реакций, жизненно важных для жизни.

Это потому, что белки удерживаются вместе благодаря взаимным притяжением положительных и отрицательно заряженных аминокислот. Когда вы приносите новую партию заряженных частиц положительно, что изменить хрупкий баланс, который содержит белок в целом. Белка больше не сможет держать свою форму и сделать их работу правильно.

«Большинство других форм жизни не выдерживает сильную жару или кислотности», — сказал Джеральд, Launchnet, биолог для растений из Университета штата Оклахома в stillwater. «Galdieria жить при рН 0, что эквивалентно выживанию в разбавленную кислоту. Большинство другие организмы, даже бактерии не могут справиться с этими низкими значениями рН».

Однако, Galdieria может выдержать не только тепло и кислотность. Этой водоросли устойчив к мышьяку, ртути и могут жить в очень соленой среде. Эти токсичные элементы, как правило, смертельной для жизни, так как тормозят важных ферментов, участвующих в дыхании. Слишком много соли, с другой стороны, не позволяют растительных клеток брать воду, сливает их и превращается в морщинистую оболочку.

Чтобы узнать Galdieria выдержать эти экстремальные условия, Soundnet и его коллеги ученых из штата Оклахома, институт Генриха Гейне-университет в Германии был расшифровывать гены водорослей. И я обнаружил нечто удивительное: вместо того, чтобы наследовать свои навыки от своих предков, водорослей… украсть их от бактерий.

Это явление является передача генов, известных как «горизонтальный перенос генов». Обычно, гены форм жизни, унаследованные от родителей. Люди точно: вы можете увидеть его характеристики по ветвям семейного древа для первых людей.

Однако, получается, что сейчас и тогда «чужих» генов с совершенно разных типов, что может присоединиться к ДНК. Этот процесс является общим в бактерии. Некоторые утверждают, что это происходит даже у людей, хотя в споры.

Когда чужой ДНК приобрел нового хозяина, что не должен сидеть сложа руки. Вместо этого, вы можете начать работать на биологии узлов, поощряя ее для создания новых белков. Это может дать владельцу новые навыки и позволит ему выжить в новых ситуациях. Тело компания может перейти на новый эволюционный путь.

В общем, Soundnet выявлено 75 украл гены у водорослей, который он подобрал из бактерий или архей. Не все гены дают водоросли очевидное преимущество эволюции, и точная функция многих генов неизвестна. Но многие из них помогают Galdieria того, чтобы выжить в экстремальных условиях.

Их способность справиться с токсичными веществами, такими как ртуть и мышьяк происходит из генов кредита бактерий.

Один из этих генов отвечает за «МЫШЬЯКОВЫЙ насос», который позволяет водорослям эффективно удалить мышьяк из клеток. Другие украденных генов, среди прочего, позволит водорослям выделять токсичные металлы, устраняя важных металлов из окружающей среды. Другой украл гены контролируют ферменты, которые позволяют водоросли для нейтрализации металлов, таких как ртуть.

Водоросли также украл гены, которые позволяют им выдерживать высокие концентрации соли. При нормальных обстоятельствах, соли среда будет сосать воду из клетки и убить его. Но синтез соединений внутри клетки, чтобы уравнять «осмотическое давление», Galdieria избегает этой участи.

Считается, что способность Galdieria терпеть чрезвычайно кислых горячих источниках из-за его непроницаемость для протонов. Другими словами, Вы не можете просто позвольте кислоты в клетку. Чтобы сделать это, он просто содержит меньше генов, кодирующих каналы в клеточной мембране, через которые протоны обычно проходят. Эти каналы обычно настроен так, чтобы разрешить положительно заряженные частицы, такие как калий, который необходим для клеток, но и потерять и протонов.

«Похоже, что адаптация к низким рН проводилось путем удаления любых мембранных транспортных белков плазматической мембраны, позволяя протонам, чтобы войти в клетку», — говорит Soundnet. «Большинство эукариот имеют несколько калиевых каналов в плазматической мембране, но Galdieria есть только один ген, который кодирует калиевых каналов. Узкий канал позволяет справиться с повышенной кислотностью».

Однако, эти калиевые каналы выполняют важную задачу, потребляя на основе калия или поддержания разности потенциалов между клеткой и окружающей ее средой. В качестве водорослей остается здоровым без калиевые каналы, это понятно.

Также никто не знает, как водоросли справляется с высокой степенью теплоотдачи. Ученым удалось выявить гены, которые могли бы объяснить эту особенность их биологии.

Бактерии и археи, которые могут жить при очень высоких температурах, имеют белки и мембраны совершенно разных видов, но встречаются водоросли, более тонкие изменения, говорит Soundnet. Он подозревает, что она изменяет в метаболизме липидов мембран при различных температурах роста, но не знаете, как это происходит, позволяет нам адаптироваться к жаре.

Очевидно, что копирование генов обеспечивает Galdieria большое преимущество в эволюционном. В то время как большая часть одноклеточных красных водорослей, похожие на G. sulphuraria живет в вулканических областях и прекрасно справляются с тепло-умеренным, и кислот, некоторые из его родственников не может выдержать столько тепла, кислоты и токсичность, количество г. sulphuraria. На самом деле, в некоторых местах, этот тип представляет собой в 80-90% жизни — это говорит о том, как легко это для кого-нибудь вызову на дом г. sulphuraria.

Есть остатки очевидный и интересный вопрос: как водоросли смогли украсть столько генов?

Эта водоросль живет в среде, которая содержит много бактерий и архей, и, в этом смысле, способность красть гены. Но ученые не знают точно, как ДНК подскочил от бактерий, а также в другое тело. Чтобы иметь возможность добраться до хозяина, ДНК должны сначала войти в клетку, и тогда — и только тогда добавить себя в геном хозяина.

«Наиболее подходящих по нынешним временам, что вирус может передавать генетический материал от бактерий и архей, водорослей. Но это чистая спекуляция», — говорит Soundnet. «Может попасть в клетку — самый трудный шаг. Оказавшись внутри клетки, чтобы попасть в ядро и интегрируется в геном не может быть так сложно.

Горизонтальный перенос генов происходит часто у прокариот. Именно по этой причине, что у нас есть проблемы с устойчивостью к антибиотикам. Как только он получает ген устойчив, быстро распространяется между бактериями. Однако, считалось, что обмен генами происходит редко в более развитых организмов, чем эукариоты. Считалось, что бактерии обладают специальной системой, которая позволяет им сделать нуклеиновых кислот, ДНК не является.

Однако, другие примеры высокоразвитых существ, который ворует гены, чтобы выжить в экстремальных условиях, были найдены. Видов снежных водорослей Chloromonas brevispina, гостиной снега и льда Антарктики, несет гены, которые, вероятно, были взяты из бактерий, архей или даже грибы.

Острые ледяные кристаллы могут проколоть и пробить мембрану клетки, поэтому существа, которые живут в холодном климате, должны найти способ справиться с этим. Один из способов-сделать лед связывающего белка (МБП), которые секретируются в клетке, цепляясь за лед, остановить рост кристаллов льда.

Раймонд Джеймс из Университета Невады в Лас-Вегасе он составил карту генома снегом водоросли и оказалось, что гены, связывающие гель белков очень похожие на бактерии, археи и грибы, что позволяет предположить, что они обмениваются на их способность к выживанию в холодных условиях в процессе передачи генов по горизонтали.

«Эти гены имеют существенное значение для выживания, поскольку каждый из них приспособлен к жизни в холодных водорослей, и любой, которые живут в жарких условиях», — говорит Рэймонд.

Есть несколько примеров горизонтального переноса генов у эукариот. Мелкие ракообразные, которые живут на Антарктический морской лед, кажется, и приобретенный навык. Эти копеподы Stephos longipes может жить в жидкой соленой каналы во льду.

«Полевые измерения показали, что C. longipes жить в более-охлаждения рассолов на поверхности слой льда», — говорит Райнер Кико, научный сотрудник Института полярной экологии Кильского университета в Германии. «Супер охлаждение означает, что температура жидкости ниже точки замерзания зависит от солености».

Для того, чтобы выжить и не дать ему замерзнуть кровь С. longipes и других жидкостей организма являются молекулы, снижение температуры замерзания, чтобы совпасть с водой вокруг. В то время как ракообразными произвести протеины незамерзайки, которая не позволяет образовываться кристаллы льда в крови.

Предполагается, что этот протеин получен в результате перенос генов горизонтальный.

Красивая бабочка монарх также могут быть украдены гены, но на этот раз из осы паразитируют.

ОСА-bestanca семейства браконид известно, что введение яйца вместе с вирусом в принимающей насекомых. Вирус ломает ДНК в мозге машины, превратив его в зомби, который выступает в качестве инкубатора для яиц осы. Ученые обнаружили гены Драконид бабочек, даже если бабочек не известны осы. Как полагают, сделать бабочки более устойчивы к болезням.

Эукариоты воруют не только отдельные гены. Иногда воровство-это отличный способ.

Ярко-зеленые морские обитатели комплекса elysia chlorotica считается, что способность фотосинтеза в процессе поедания водорослей. Этот морской слизень глотает хлоропластов — органелл, которые выполняют фотосинтез — все магазины пищеварительных желез. Когда прижмет, и водоросли в пищевой, морской слизень может выжить, используя энергию солнечного света для превращения углекислого газа и воды в еде.

Новое исследование показывает, что слизни моря имеют гены от водорослей. Ученые установили метки, флуоресцентные ДНК в геном водоросли, чтобы увидеть, где он был вообще. После кормления в ламинарии, морской слизень получил ген, отвечающий за восстановление cloroplastos..

В то же время, клетки нашего тела содержат мелкие энергопроизводящих структур, митохондрий, которые отличаются от остальных клеточных структур. Митохондрии даже имеют свою собственную ДНК.

Существует теория, что митохондрии существовать как независимая форма жизни тысяч миллионов лет, но затем, почему-то, начали проникать в клетки, первые эукариоты — возможно, митохондрии были проглотили, но не переварили. Это событие, как полагают, произошло около 1,5 миллионов лет назад и стала важной вехой в эволюции всех высших форм жизни, растений и животных.

Возможно, воровство генов-это довольно распространенная тактика эволюции. В конце концов, это позволяет другим делать всю тяжелую работу за вас, пока вы пожинаете плоды. Кроме того, горизонтальный перенос генов может ускорить уже начатый процесс эволюции.

«Организм, который не приспособлен к жаре или в кислоту, маловероятно, что заселяют вулканические бассейны только потому, что вы имеете право генов, говорит Soundnet. — Но эволюция-это почти всегда шаг за шагом процесс, и горизонтальный перенос генов позволяет делать большие шаги вперед.»

Гена воров: «чужеродные ДНК позволяет нам обмануть эволюцию, ворует гены
Илья Хель

Комментарии запрещены.

Навигация по записям