Стань травкой

Как жуткие подземные существа превращаются в растения

Кадр из фильма «Хоббит: пустошь Смауга»

Международная группа ученых выяснила, что голые землекопы способны превращаться в «растения», выживая в условиях, смертельных для многих других животных. «Лента.ру» рассказывает, как этим странным млекопитающим, напоминающим насекомых, удается изменять метаболизм и выдерживать бескислородную среду.

Голые землекопы (Heterocephalus glaber) — обитающие в Африке животные, которые в некоторым смысле больше напоминают насекомых, чем млекопитающих. Подобно муравьям и пчелам, они создают эусоциальные колонии, в которых есть плодовитая «королева» и стерильные «рабочие». Эти холоднокровные и почти слепые грызуны роют подземные туннели, общая длина которых достигает несколько километров. Ходы соединяют жилые камеры, кладовые и отхожие помещения. Общаются животные между собой звуковыми сигналами, «язык» у них богаче, чем у других видов грызунов.

Многие слышали, что голые землекопы не болеют раком. На самом деле это не совсем так: злокачественные опухоли образуются и у них, однако это происходит редко. Впервые рак у H.glabe был обнаружен в прошлом году американскими учеными — сообщалось о двух случаях заболевания, зафиксированных в Национальном зоопарке в Вашингтоне и Брукфилдском зоопарке в Иллинойсе. Это дало ученым информацию о том, что голые землекопы не защищены от канцерогенеза на сто процентов, хотя есть мнение, что именно содержание в неволе спровоцировало развитие опасных новообразований.

По мнению некоторых исследователей, невосприимчивость к раку у этих подземных грызунов обусловлена их образом жизни. Дело в том, что голые землекопы обитают в среде с относительно низким содержанием кислорода (2-9 процентов), в то время как люди дышат воздухом с долей кислорода 21 процент. Это каким-то образом должно активировать антиопухолевую защиту, хотя подтверждения этой гипотезы пока нет.

Однако гипоксия, в условиях которой живут голые землекопы, отвечают за еще одно необычное свойство этих животных. Их кожа нечувствительна к кислоте и жгучему веществу капсаицину (содержится в перце). Для чего нужна подобная адаптация животным, которые почти никогда не выбираются на поверхность? Дело в том, что в подземных ходах накапливается углекислый газ. При его растворении в воде образуется угольная кислота, которая может вызвать у грызунов жжение на влажных слизистых оболочках. Чтобы комфортно существовать в таких условия, у H.glabe частично теряется болевая чувствительность («Лента.ру» писала об этом).

Голые землекопы могут длительное время выдерживать высокую концентрацию углекислого газа. Они никак не реагируют, если СO2 внутри норы достигает 7-10 процентов, не пытаются уйти в места, более насыщенные кислородом; у них нет признаков гипервентиляции легких и ацидоза тканей. Они выживают в течение пяти часов, даже когда концентрация углекислоты составляет 80 процентов (концентрация кислорода при этом — 20 процентов).

Каким же образом голые землекопы могут выживать под землей, где так мало кислорода? На самом деле эти грызуны похожи не только на насекомых, но и на растения. В условиях дефицита O2 слепые млекопитающие изменяют свой метаболизм, начиная анаэробно расщеплять фруктозу. Этот процесс производит достаточно энергии, необходимой для клеток мозга, и предотвращает их гибель.

Ученые поместили голых землекопов внутрь атмосферных камер и воссоздали условия гипоксии. Концентрация кислорода составляла пять процентов. Подземные грызуны хорошо себя чувствовали в течение пяти часов, а обычные мыши (Mus musculus) умерли менее чем за 15 минут. Но исследователи на этом не остановились. Они полностью лишили камеры кислорода, в результате чего мыши не выдержали и минуты. Голые землекопы потеряли сознание через 30 секунд, но попытки дышать продолжались в течение нескольких минут. В конце концов дыхание прекращалось, однако стоило перенести их в комнатные условия, H.glabe оживали и не проявляли никаких признаков повреждения мозга. Грызуны оставались в живых после 18-минутного пребывания в полностью бескислородной среде.

Ученые обнаружили, что при длительной гипоксии в кровь животных поступает большое количество фруктозы и сахарозы (дисахарида, который содержит фруктозу). Углеводы поступают в клетки мозга грызунов с помощью молекулярных насосов, которые до этого обнаруживались лишь в кишечнике других млекопитающих. Фруктоза метаболизируется через процесс, называемый гликолизом, который в обычной ситуации протекает с участием глюкозы.

Однако глюкозу невозможно использовать из-за того, что на одном из этапов гликолиза необходимо наличие активного фермента, называемого фосфофруктокиназой-1. Его функционирование зависит от энергетического состояние клетки, которое сильно ухудшается без кислорода. В результате весь цикл гликолиза останавливается, и клетка полностью теряет возможность производить энергию, необходимую для жизнедеятельности. Фруктоза же позволяет обойти этот барьер. При этом образуется лактат (молочная кислота), и производство энергии, хоть и в незначительных количествах, происходит с большой скоростью.

По словам исследователей, такая способность переключать метаболизм, чтобы выжить в тяжелых условиях, характерна для растений, но не для млекопитающих.

Ученые надеются, что их открытие позволит разработать новые методы предотвращения повреждений сердечных тканей из-за гипоксии, связанной с ишемической болезнью сердца.

Наука и техника00:0517 февраля

Звон мечей

Лучшая ролевая игра со времен Morrowind и «Ведьмака»: Kingdom Come: Deliverance
Наука и техника00:0630 ноября 2017
Красноармейцы в финском плену. Лагерь в области Париккала

«Красноармейцы — голодные и нищие колхозники»

Сталин обрек тысячи солдат на мучительную смерть и подарил Финляндию Гитлеру
Крутите барабан
Их оружием убивали по всему миру. Теперь они банкроты
Пчелиное жало
Украина завалила Европу ватой и лыжами. И не собирается останавливаться
Деньги есть
Тайная жизнь Северной Кореи: секс, рабы и мафия
Звон мечей
Лучшая ролевая игра со времен Morrowind и «Ведьмака»: Kingdom Come: Deliverance
Огненный демон
Смертоносное оружие России держит в страхе Европу и США
Луис Глазман «Битва при Ситке»Обойдемся
Эти индейцы воевали с русскими до 2004 года. Они вынудили Россию продать Аляску
«Они звали Гитлера герр Маляр»
Фашистка, нацистка, красавица: скандальная жизнь самых известных сестер Британии
«В школе мне часто приходилось терпеть унижения»
Жан Дюжарден о природе своей комедии и жизни после «Оскара»
На катере к твоей матери
Ирландец годами караулил подростков на пристани
Травмируй меня нежно
Самоубийства и сексуальные фантазии в 35 лучших зарубежных книгах сезона
Доктор смерть
Он качал из людей кровь и создал армию колдунов, чтобы держать в страхе Гаити
За заслуги
Вещи, которые спасут защитников Отечества от холода, скуки и опозданий
«Если араб не воюет, он дрифтует»
Богатым арабам джихад не нужен. Они любят бешеную скорость и наркотики
Книга мемов: почему Tesla все-таки крутая
Все хорошее, что придумала и сделала компания Илона Маска
Сегодня ничего не произошло
Длительный тест Hyundai Sonata: итоги, конкуренты, стоимость владения
Тест: угадай машину знаменитости
Вспоминаем, какие тачки стоят в гаражах звезд шоу-бизнеса
Продано! Машины, раскупленные еще до премьеры
Невероятные автомобили, которые скупили до начала продаж