Тихоходка: что это за жуть рядом с нами и как ее убить
Ответ: никак. Они поражают своей невероятной живучестью и очень интересуют ученых, которые без устали ставят над ними эксперименты.
Эту хтонь открыл в 1773 году немецкий пастор И. А. Гёце (да, пастор, не спрашивайте) и назвал ее «маленьким водяным медведем».
Из-за их просто потрясающей живучести ученым было донельзя интересно, как бы ее так замочить. Еще в XVIII веке итальянский учёный Ландаро Спалланцани проводил над ними эксперименты. Позже, когда их решили отправить в космос, то выяснилось, что они могут жить и в условиях космического вакуума. После 10 дней в открытом космосе они просто высохли, но не погибли. Потом ученые собрались и облучили тихоходку космической радиацией. Пара слабеньких вырожденцев погибли, но большая часть контрольной группы не только приветливо помахала ученым, но и оказалась способна к размножению. Именно поэтому ими так интересуется космическая биология, которая занимается вопросами выживания человека в космосе.
Когда тихоходки устают от этой жизни, то они укладываются спать, втянув в себя все конечности и уменьшаясь в размере. Метаболизм свой они замедляют примерно в 10 000 раз, но стоит им попасть в нормальные условия, где рядом не стоят пытливые ученые, желающие их уничтожить, то они возвращаются к жизни.
После того как тихоходка впадет в анабиоз она постепенно теряет запасы влаги в своем тельце, но все равно не умирает! Даже когда влаги остается до 1% от нормы. Как вы уже понимаете, такое недоступно ни одному живому существу.
А японские ученые решили попробовать выявить степень сопротивляемости тихоходок высокому давлению. Выяснилось, что когда в герметичный контейнер, где мирно спали анабиозе тихоходки, подавали давление до 6000 атмосфер, практически все из них выжили.
Где же можно повстречать тихоходку?
Например в Гималаях, на высоте 6000 м. А передвигаются они 2 мм в минуту, поэтому можно представить, насколько они были обижены на тех, кто их оттуда забрал, чтобы проводить эксперименты, ведь они просто задолбались туда подниматься. Они водятся подо льдами, на дне океана, в горячих источниках, лишайниках и лесу. Они перемещаются с помощью ветра, воды, на животных. Они буквально могут быть рядом с вами прямо сейчас. Как-то раз нашли мох, который высох 120 лет назад, вымочили его в воде и из него высунули головы живые тихоходки: «здравствуйте, что случилось, а то мы тут задремали. «
Есть шутка, что при конце света выживут только тараканы. Ложь. Тараканов унижают своим существованием тихоходки, которые просто медленно заполоняют собой этот мир, наступая армиями, поедая излишки друг друга.
Биологи из Токийского университета выяснили причину неуязвимости тихоходок
Крохотные живые организмы, которых называют «тихоходками» хорошо известны в научной среде своей нечувствительностью к внешним факторам. Высокая или низкая температура? Не проблема, тихоходки выживают в невероятно сложных условиях, когда погибают даже самые стойкие микроорганизмы.
Впервые тихоходку описал немецкий пастор И.А. Гёце, назвав ее «маленьким водяным медведем». Современное название эти существа получили в 1777 году благодаря итальянскому ученому Спалланцани.
Тихоходки очень малы, размер их тела составляет 0,1-1,5 мм. Тело у этих существ полупрозрачное, состоит из четырех сегментов и «головы». Каждый сегмент тела имеет пару коротких и толстых конечностей. Двигаются тихоходки со скоростью 2-3 мм в минуту. У них нет ни дыхательной, ни кровеносной системы.
Выдерживают тихоходки давление около 6000 атмосфер. Причем, неважно, в каких условиях находится тихоходка — воде, перфторуглероде или углекислом газе. На результатах выживаемости это не сказывается. Неплохо чувствуют себя тихоходки и в вакууме, выдерживая и космическое излучение, и облучение ультрафиолетом A и B (длина волны 280—400 нм).
Тихоходки выдерживают и экстремальное обезвоживание, с сохранением доли воды в 1-2% от массы тела. После того, как это существо попадает во влажную среду, они возвращаются к нормальной жизни.
Так почему тихоходки настолько выносливы?
Ни одно другое существо неспособно выдерживать нечто подобное без вреда для себя. Есть существа, которые устойчивы к холоду, есть организмы, не боящиеся жары или вакуума. Но выдерживать все внешние факторы вместе ни одно другое живое существо, кроме тихоходок, неспособно. Чем же обусловлена такая высокая степень выживаемости?
Ответ на этот вопрос попытались дать японские ученые, которые секвенировали ДНК тихоходок. Результаты расшифровки генетического материала этих существ дали ответ на часть вопросов, интересующих биологов в отношении тихоходок в течение многих десятков или даже сотен лет. Как оказалось, у тихоходок работает сразу несколько защитных механизмов, которые обусловлены наличием в их организме особых белков.
Японские исследователи показали, что при введении этих белков в клетки человека те становятся более устойчивыми к воздействию рентгеновского излучения. По мнению авторов исследования, цепочки ДНК клеток человека при введении одного из белков, которые обеспечивают устойчивость тихоходок к жесткому излучению, повреждается на 40% меньше. «Мы были очень удивлены», — говорит Такума Хашимото из Токийского университета.
Ученые изучали только один из видов тихоходок, Ramazzottius varieornatus, который является одним из наиболее устойчивых к внешним факторам видов. В организме тихоходок этого вида ученые обнаружили белок, обозначенный в работе, как Dsup (Damage suppressor), который снижает уровень негативного влияния внешних факторов на организм этих существ.
Dsup по словам исследователей это ДНК-ассоциированный белок, который осуществляет защиту цепей и улучшает сопротивляемость радиоактивному излучению в клетке. Лучше всего Dsup действует в отношении жесткого излучения. «Устойчивость к рентгеновскому излучению является побочным действием механизма приспособления тихоходок к экстремальному обезвоживанию», — говорит Такеказу Куниеда, еще одного участника команды исследователей.
Для получения Dsup в достаточных количествах соответствующий ген был пересажен в геном кишечной палочки. И уже потом белок был перенесен в культуры человеческих клеток.
Если бы Dsup можно было бы ввести в организм человека, а не просто культуры клеток, то, вероятно, это сделало бы нас более устойчивыми к радиации. В процессе «исхода» приходится сталкиваться с жестким космическим излучением, представляющего существенную опасность жизни и здоровья космонавтов, поэтому данная «модификация» важна для человеческой цивилизации в случае дальнейшей экспансии за пределы планеты Земля.
Результаты работы японцев заинтересовали ученых из других стран. Например, Ингемар Хёнссен [Ingemar Jönsson] из Университета Кристианстад (Швеция) считает исследование важным для медицины.
Исследование также подливает масла в огонь обсуждение большого количества сторонних генов в генотипе тихоходок. Ранее считалось, что процент таких генов, полученных тихоходками от сторонних видов около 20%. Японские ученые заявляют, что этот результат неверен, на самом деле число сторонних генов у тихоходок составляет примерно 2% от общего числа генов в генотипе этих существ. А полученный ранее результат — это ошибка, полученная из-за загрязнения пробы генетического материала.
1,2% — 2% сторонних генов — вполне обычный результат не только для тихоходок, но и для большинства других живых организмов. Часть защитных механизмов вида Ramazzottius varieornatus действительно получена от других существ. Но большая часть все же возникла в результате эволюции, все это «достижение» самих тихоходок.
Тот факт, что эти существа чрезвычайно устойчивы к негативным внешним факторам — не результат получения сторонних генов, а действительно эволюционные приобретения, как утверждают японцы. Результаты своего исследования они опубликовали в авторитетном издании Nature Communications.
Японские ученые утверждают, что у вида Ramazzottius varieornatus (и, возможно, у других видов тихоходок) просто нет генов, которые включают реакцию организма на стресс. Например, при нехватке воды у большинства живых существ запускается процесс отмирания клеток. Аналогичная ситуация наблюдается и при отсутствии необходимого количества питательных веществ или воздействии иных негативных факторов. У тихоходок ничего этого нет. Они просто «не понимают», что окружающая среда при наступлении неблагоприятных условий угрожает их существованию.
Тихоходка может защитить человеческую ДНК от радиации
Способность морского беспозвоночного, тихоходки, противостоять воздействию экстремальных условий может быть полезна людям. Один из белков в организме тихоходки позволяет противостоять воздействию рентгеновских лучей и может защитить от радиации и человеческую ДНК. Такое заключение сделали исследователи из Токийского университета (Япония).
Тихоходка — уникальное существо, которое может подарить человечеству межзвездные полеты
Тихоходка давно известна ученым как беспозвоночное животное, которое успешно адаптируется к неблагоприятным условиям, в том числе полному обезвоживанию или экстремальному загрязнению окружающей среды. Но ученые из Токийского университета обнаружили еще одно уникальное свойство тихоходки: устойчивость к повреждающему воздействию рентгеновских лучей. Исследователи полагают, что это свойство можно передать и клеткам человека.
Устойчивость к рентгеновскому излучению является побочным эффектом адаптации тихоходки к обезвоживанию. По словам ученых, сильное обезвоживание наносит ущерб живым организмам на молекулярном уровне, оно может даже разорвать цепочку ДНК, как это делают рентгеновские лучи.
Ученые начали изучение возможностей тихоходки с помощью секвенирования генома тихоходок вида Ramazzottius varieornatus, клетки которых особенно устойчивы к внешнему воздействию. Изучать процессы жизнедеятельности тихоходок легче, если их генетические данные вводят в клетки млекопитающих. Таким образом, исследователи манипулировали культурами человеческих клеток для воспроизводства алгоритмов работы клеток тихоходки и определения элементов, обеспечивающих устойчивость беспозвоночного к неблагоприятным условиям.
В итоге обнаружено, что белок, известный как Dsup, предотвращает разрушение ДНК животного. Именно он позволяет тихоходке пережить обезвоживание и радиацию. Также ученые обнаружили, что клетки человека с элементами ДНК тихоходок способны сокращать вред от рентгеновского излучения примерно на 40 %. Таким образом, на основе исследований японских ученых можно разрабатывать механизмы защиты людей от рентгеновского излучения во время прохождения лечения или нахождения в экстремальных условиях, включая длительный космический полет.
Данные выводы открывают возможность для дальнейших исследований, которые могли бы помочь ученым создать механизмы защиты не только от радиации, но также от онкологических заболеваний и старения.
Тихоходки считаются одними из самых живучих созданий на Земле
Об открытии ученых из Копенгагенского университета было рассказано в научном издании под названием Scientific Reports. Ученым уже было известно, что тихоходки отлично приспосабливаются к холодным условиям, но при этом менее устойчивы к сильной жаре. В ходе предыдущих исследований других групп ученых было выяснено, что при температуре от 60 до 65 градусов Цельсия эти существа живут на протяжении десяти часов, а при 150 градусах — всего полчаса. Исходя из этого исследователям стало интересно, как долго живут тихоходки при продолжительной жаре, которая наблюдается уже несколько летних сезонов подряд.
Из-за чего умирают тихоходки?
Удивительная живучесть тихоходок объясняется тем, что они способны погружаться в так называемое состояние ангидробиоза. Как правило, при попадании в экстремальные условия, тихоходки переходят в «высушенное» состояние, при котором втягивают свои конечности и принимают бочкообразную форму. В их организме остается минимальное количество влаги, за счет чего они уменьшаются в размерах и замедляют обмен веществ.
На изображении A показана тихоходка в активном состоянии, а на B — в состоянии ангидробиоза
В ходе научной работы ученые выяснили, как высокие температуры воздействуют на активных тихоходок и особей, которые находятся в ангидробиозе. В исследовании использовались тихоходки вида Ramazzottius varieornatus, которые в большом количестве обитают в водоемах Дании. Как оказалось, при температуре воды, равной 37,1 градусам Цельсия, половина популяции тихоходок погибают всего лишь спустя сутки. При этом особи, которые жили в воде с медленно повышающейся температурой, умирали при 37,6 градусах.
Тихоходка вида Ramazzottius varieornatus
Тихоходки в «высушенном» состоянии, в свою очередь, в течение суток погибали при температуре 82,7 градусов Цельсия. Но это только при условии, что тепловое воздействие длилось не более часа. Но если температура воды держалась высокой на протяжении суток, удивительные создания погибали даже при 63,1 градусах. Именно в этот момент ученые и обнаружили слабость тихоходок — они не могут выжить при постоянной жаре.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!
У многих может возникнуть вопрос — почему в ходе предыдущих исследований тихоходки выживали на протяжении 30 минут при 150 градусах Цельсия, а в этой научной работе внезапно начали умирать при 63 градусах? Вероятно, это связано с тем, что в исследованиях использовались разные виды этих существ. В этом, как и говорилось выше, испытания проводились на живущих в водоемах особях.
Подробнее о методах выживания тихоходок можно почитать в нашем специальном материале
По мнению исследователей, их открытие является еще одним доказательством того, что постепенное повышение температуры нашей планеты вредит всем живым организмам безо всяких исключений. Есть вероятность того, что некоторые животные все же смогут адаптироваться к новым условиям, но некоторым из них, причем даже самым живучим, это может не удастся.
