История эволюционного успеха: секрет живучести тараканов кроется в их генах

Тараканы отравляют жизнь людям, люди в ответ травят тараканов – история одного соседства, которая больше напоминает тот самый "вечный бой". Почему же люди никак не могут одержать в нём победу и все их средства против насекомых оказываются не такими эффективными, как хотелось бы?

Ответ кроется в эволюционной истории тараканов, которые, кстати, пережили динозавров, а многие учёные думают, что им и ядерная война будет нипочём.

Очевидно, что для того, чтобы спокойно жить в самых загрязнённых местах и питаться отбросами, кишащими бактериями, а ещё противостоять химическим атакам людей, нужно иметь невероятной силы иммунитет. И секвенирование тараканьего генома, которое провела команда из Южно-китайского педагогического университета, показало, какие именно гены делают насекомых столь выносливыми.

Отметим, что отряд таракановые вообще отличается большим разнообразием: в него входят более 4640 видов тараканов и 2900 видов термитов. Но лучше всех освоить искусстве выживания удалось одному виду – это таракан американский (Periplaneta americana). (На самом деле этот вид перекочевал в Новый Свет из Африки в XVI веке, а сегодня является космополитическим, то есть встречается в разных уголках планеты.)

Среди всех секвенированных на сегодняшний день геномов насекомых его геном занимает второе место по длине (на первое запрыгнула саранча). По данным исследователей, около 60% генома американских тараканов состоит из повторяющихся последовательностей ДНК.

Авторы работы расшифровали также геномы дымчато-коричневых, рыжих и австралийских тараканов и нескольких видов термитов. Оказалось, что как раз с двумя видами последних P. americana роднят наиболее тесные генетические связи, сообщает National Geographic.

Но, в то же время, американских тараканов отличает от сородичей набор совершенно уникальных генов, благодаря которым они и процветают даже в самых неблагоприятных условиях и остаются устойчивым к патогенам, которые сами же и переносят.

Во-первых, P. americana обладает невероятно развитым обонянием. У него было найдено почти вдвое больше генов, кодирующих обонятельные рецепторы, чем у других видов. По словам учёных, благодаря этим рецепторам тараканам легче находить по запаху пищу, особенно если та богата разными ферментами.

Во-вторых, американские тараканы обладают ещё и огромным числом генов, отвечающих за работу вкусовых рецепторов: их у насекомых более 500.

Предполагается, что эти особенности помогают тараканам не только более разнообразно питаться, но и учиться на ошибках – уметь распознавать яд, например.

Кстати, о ядах. У P. americana было обнаружено несколько генов, которые позволяют их организму адаптироваться к токсичной среде. Эти гены обеспечивают постоянную выработку ферментов, которые разрушают токсины, а также делают иммунную систему более крепкой. Вот почему тараканы могут выживать даже в самых загрязнённых местах.

Другие гены, найденные у американских тараканов, позволяют им изменять темпы роста по мере старения, в зависимости от того, сколько пищи доступно насекомым. Такая "пластичность развития" является важным эволюционным преимуществом, поясняют авторы.

Но и это ещё не всё. Команда также выявила у насекомых гены, отвечающие за регенеративные функции организма, к примеру, "ремонт" сломанных конечностей, заживление ран и восстановление тканей. В ходе экспериментов специалисты ампутировали нескольким особям конечности и наблюдали, что в большинстве случаев они восстанавливались, причём иногда довольно быстро (а зависимости от тяжести травмы).

По мнению авторов, следует более внимательно изучить, как именно тараканы восстанавливают и наращивают новые ткани – эти механизмы могут пригодиться в регенеративной медицине. Также эксперты изучили ещё не все гены, отвечающие за хеморецепцию.

Подобные работы, как полагают специалисты, помогут эволюционным биологам проанализировать родственные связи многих видов, ну а химикам – найти более эффективные средства для уничтожения вредителей.

Более подробно о своём исследовании китайские учёные рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Кстати, ранее выяснилось, что каждый таракан обладает уникальными чертами личности. Тем временем геном живого ископаемого помог раскрыть секреты экстремального выживания.