Тараканов часто считают существами, которые способны пережить почти всё. Отчасти такая репутация связана с их ДНК: она помогает им справляться с токсинами, восстанавливать конечности и использовать другие механизмы выживания.
Но новое исследование показало, что в геноме тараканов есть ещё более странная деталь.
Учёные из Сиднейского университета заново изучили ДНК этих насекомых и обнаружили нечто неожиданное: тараканы, похоже, получили огромные объёмы ДНК от совершенно другого вида.
Речь идёт о бактерии Blattabacterium cuenoti. Раньше было известно, что она живёт внутри тараканов и помогает им перерабатывать азот. Но до этого не было известно, что она могла передать своим хозяевам десятки тысяч фрагментов ДНК.
Такой процесс называется горизонтальным переносом генов. Обычно гены передаются от родителей к потомкам. Но при горизонтальном переносе ДНК переходит между разными видами.
У бактерий и микроорганизмов это встречается часто. У сложных животных и растений такие случаи тоже известны, но раньше считалось, что они происходят гораздо реже.
Исследователи проанализировали полные геномы 18 видов тараканов и термитов. Это близкие родственники: у них есть общие предки. Но после того как их эволюционные линии разошлись, большинство термитов потеряли B. cuenoti.
В отличие от многих предыдущих работ, учёные искали не только крупные участки ДНК, которые отвечают за создание белков. Они также изучали маленькие некодирующие фрагменты — те, которые раньше часто оставались вне внимания.
Именно там и нашлась главная неожиданность.
Всего исследователи обнаружили 40 485 фрагментов ДНК B. cuenoti. В зависимости от вида насекомого их количество варьировалось примерно от 93 до 4 900.
Для сравнения: раньше максимальное число горизонтальных переносов генов, найденных у эукариот, было меньше 300.
Ещё одна важная деталь: часть этих фрагментов, похоже, появилась очень давно — почти у самого начала линии тараканов. Некоторые вставки могли сохраняться в этой группе не менее 28,7 миллиона лет.
Обычно ДНК передаётся по наследству от поколения к поколению. Но в этом случае клетки тараканов, вероятно, находились в очень тесном контакте с клетками бактерий и поглощали отдельные фрагменты их ДНК.
Теоретически для организма, который получает такую ДНК, это может быть полезно. Геном со временем может становиться более гибким и устойчивым, получая молекулярные возможности, которых раньше не было.
Но здесь есть важная оговорка.
Учёные пока не знают, что именно делают эти “позаимствованные” фрагменты ДНК в организме тараканов. Возможно, часть из них выполняет полезные функции. Возможно, они нейтральны. А возможно, некоторые даже немного вредны, но не настолько, чтобы эволюция быстро от них избавилась.
Сам факт, что многие вставки сохранялись миллионы лет, делает находку особенно интересной.
По мере развития методов анализа учёные всё чаще находят примеры горизонтального переноса генов не только у бактерий и микроорганизмов. Это исследование показывает, что таких случаев может быть намного больше, чем считалось раньше.
Многие животные живут в тесной связи с бактериями. Поэтому подобный обмен ДНК может происходить в природе гораздо шире, чем предполагали исследователи.
Теперь учёные хотят изучить геном тараканов глубже и понять, делают ли какие-то из этих 40 485 бактериальных фрагментов что-то действительно полезное.
Авторы работы считают, что будущие исследования тараканов и других видов с обязательными бактериальными симбионтами помогут лучше понять, как горизонтальный перенос ДНК влияет на эволюцию генома.
Исследование опубликовано в PNAS.
