Команда ученых из США, ЮАР и Бельгии выделила ДНК и секвенировала геном круглых червей Halicephalobus mephisto — вида, которому принадлежит рекорд среди многоклеточных животных по глубине обитания. Эти черви обнаружены в шахтах на глубине 0,9–3,6 километра.
Halicephalobus mephisto принадлежит к типу нематод, длина этих червей — примерно полмиллиметра. Для жизни им достаточно небольших скоплений воды, питаются эти черви бактериями. Открыты они были в 2011 году в водоносном пласте на золотодобывающей шахте в ЮАР. До их обнаружения не было известно ни одного многоклеточного животного, обитающего под землей глубже двух километров. Радиоуглеродное датирование показало, что водоносному горизонту, где обнаружены эти существа, более шести тысяч лет.
Данный вид вынужден приспосабливаться к весьма специфическим условиям обитания. Вода, в которой живут Halicephalobus mephisto, имеет температуру от 37 °C и сильнощелочную реакцию (pH 7,9). Она бедна кислородом (0,42–2,3 мг/литр растворенного кислорода), зато богата метаном. Секвенирование показало, что геном Halicephalobus mephisto кодирует необычно большое количество белков теплового шока, известных как Hsp70. Как известно, длинные молекулы белков свернуты в разнообразные клубки (третичные структуры), каждый белок — по своему «индивидуальному проекту». Форма молекулярной цепочки белка определяет его свойства. При нагревании третичные структуры белков нарушаются — клубки разматываются. Когда температура снова падает, цепочки стремятся свернуться вновь, но есть риск, что они сделают это неправильно, поэтому не смогут функционировать. Избежать этого помогают особые «белки теплового шока», которые связываются с другими белками, препятствуя их неправильному сворачиванию и способствуя правильному.
Белки группы Hsp70 давно известны, но ни у одной нематоды, чьи геномы были секвенированы ранее, не было такого количества кодирующих эти белки генов, как у Halicephalobus mephisto. Гены Hsp70 у данного вида были многократно скопированы. Также у него имеется несколько копий гена AIG1. «Потребуются дополнительные исследования, но наличие нескольких копий гена означает эволюционную адаптацию червя, — говорит ведущий автор исследования Джон Брахт (John Bracht) из Американского университета в Вашингтоне. — Он не может убежать, он под землей. У него нет выбора, кроме как адаптироваться или умереть. Мы предполагаем, что, когда животное не может избежать сильной жары, оно начинает делать дополнительные копии этих двух генов, чтобы выжить».
Описание генома глубинного червя опубликовано в журнале Nature Communications. В отдельной работе, которую опубликовал Journal of Molecular Evolution, Джон Брахт и его коллеги проанализировали геномы ряда видов животных и обнаружили, что одновременное увеличение числа генов Hsp70 и AIG1 распространено также у двустворчатых моллюсков. Ученые предполагают, что эта черта может быть в целом свойственна организмам, которые неспособны избежать воздействия тепла из окружающей среды.
