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.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:02 20 мая 2017

Большая резня

Зачем британцы жестоко истребляли домашних кошек и собак
Дональд ТрампТанцы с саблями
Президент США с удовольствием и пользой провел время в ваххабитском королевстве
Смерть на стадионе
Взрыв в британском Манчестере унес жизни десятков человек
Manchester Arena incident Police at Manchester Arena after reports of an explosion at the venue during an Ariana Grande gigКровь Манчестера
Что известно о взрыве, унесшем жизни минимум 22 человек
Kurdish Peshmerga forces guard their position at Omar Khaled village near Tal Afar, west of Mosul August 24, 2014. Peshmerga forces intensified their defences in the southern parts of the oil-rich city of Kirkuk on Saturday, defending ramparts just a few hundred metres away from Islamic State militants.Боевой народ
Рассорят ли курды США и Турцию
«Он просто идиот без всякого плана»
Что думают о Трампе и его политике простые жители Ближнего Востока
Памела Андерсон на Каннском фестивалеПамела, которую мы потеряли
Звезда «Спасателей Малибу» и другие знаменитости, очарованные ботоксом
Трое — не толпа
Как живется в любовном союзе, если в нем больше двух человек
«Здесь все проще относятся к жизни»
История крымчанки, переехавшей в американский Портленд
От нашего стола
Российские интерьеры, сводящие иностранцев с ума
Зависли на хате
Украинцы придумали дом, который может обойтись без российского газа
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности