Исследователи изучали мутантных червей с отключенным геном rde-4, необходимым для производства малых РНК — молекул, регулирующих активность генов. При стандартной температуре 20 градусов Цельсия черви нормально размножались, но при повышении температуры до 25 градусов 80,6% отложенных червями яиц оказались неразвитыми.
Мозг помогает половым клеткам выживать в условиях теплового стресса
Глобальное потепление угрожает размножению многих видов, поэтому ученые активно исследуют механизмы адаптации организмов к тепловому стрессу. Новая работа ученых Тель-Авивского университета показывает, что нервная система способна защищать половые клетки от разрушительного воздействия высокой температуры. На примере червей Caenorhabditis elegans биологи продемонстрировали, что восприятие окружающей среды мозгом запускает молекулярные сигналы, направленные на спасение сперматозоидов и яйцеклеток, защищая репродуктивную систему от прямого физического повреждения повышенной температурой.
Caenorhabditis elegans под микроскопом. Википедия
Малые РНК как эпигенетические курьеры. Малые молекулы РНК способны передавать информацию от нервной системы к половым клеткам, а в некоторых случаях — даже транслировать жизненный опыт родителей следующим поколениям. В экспериментах на C. elegans ранее было показано, что малые РНК могут переносить сигналы о голодании, стрессе или заражении вирусами из соматических тканей прямиком в сперматозоиды и яйцеклетки. Благодаря этому потомство получает эпигенетические «инструкции» по выживанию еще до своего рождения, не меняя при этом базовую последовательность ДНК.
Схема работы
Причиной бесплодия стали нарушения в сперматозоидах и аномалии в хромосомах. Чтобы проверить роль нервной системы, ученые восстановили работу гена rde-4 исключительно в нейронах. Это снизило уровень бесплодных яиц с 89,5% до 50,6%. Другие ткани, например мышечные, такого эффекта не дали. Выяснилось, что нейронный сигнал частично нейтрализует повреждения ДНК в половых клетках, помогая им выдерживать тепловую нагрузку. Работа опубликована в журнале Current Biology.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Связь между кислородом и защитой сперматозоидов
Эмбриональное развитие C. elegans.
Дальнейшие эксперименты показали, что на механизм защиты влияет восприятие кислорода. Отключение гена gcy-35, отвечающего за нейронное восприятие кислорода, снизило долю неразвитых яиц до 69,8%, а блокировка гена сенсорных реакций tax-2 — до 38,0%.
Размещение червей в среде с низким содержанием кислорода (1% или 7%) также улучшило их размножение в жару. Нервная система связывает гипоксию с обильным питанием в бактериальной среде и относительной безопасностью, ослабляя торможение репродуктивной функции. Различия между лабораторными и дикими штаммами подтвердили, что этот путь легко адаптируется к естественной среде обитания.
Авторы работы отмечают: «Сигналы нервной системы действуют как буфер и модификатор репродуктивной системы, но они не обеспечивают абсолютный иммунитет к экстремальным температурам окружающей среды».
Загружаем