Выпекайте их, замораживайте, стреляйте из ружья или отправляйте в космос: тихоходки могут выжить практически в чем угодно. Некоторые эксперты даже считают, что этот осьминог микро-животное может пережить все другие виды на Земле, включая человека, до гибели Солнца.
Если бы вы отправились в открытый космос без защиты, вы бы погибли. Однако крошечное животное длиной не более 1 мм – размером со шпильку — пережило это и многое другое. Под микроскопом тихоходки, также известные как водяные медведи или моховые поросята, выглядят устрашающе. Их пухлые деформированные морды, свирепые когти и похожие на кинжал зубы делают их больше похожими на монстра из Доктора Кто, чем на животное.
Ученые теперь пытаются использовать свои сверхспособности для наших собственных ноги, к которым относятся насекомые и ракообразные, ученые пока не определили, как классифицировать этих существ в животном мире.
Тихоходки любят прятаться во влажной среде, где много мха, лишайников и листьев. Вы даже можете найти их в своем саду. Но они также известны тем, что способны выживать в крайне негостеприимных местах. Они были найдены в Гималаях, на дне океана, в Антарктиде и даже в очень кислых японских горячих источниках, хотя это открытие еще не подтверждено.
Тихоходки могут жить не только в суровых условиях на Земле. В 2007 году эти существа стали первыми известными животными, выжившими после отправки в космос.
Когда спутник, на котором они летали, вернулся на Землю, ученые обнаружили, что многие, хотя и не все, выжили. Некоторые самки даже откладывали яйца в космосе, и они только что вылупились 0° C и замерзание до 0,01° C выше абсолютного нуля.
В 2021 году ученые даже выпустили пули с тихоходками внутри, чтобы увидеть, смогут ли они пережить удар. Исследования показали, что тихоходки могут выживать со скоростью до 900 м/с (3000 км/ч), что быстрее, чем пуля, выпущенная из обычного пистолета.
Так как же этим, казалось бы, слабым существам удается выживать в таких экстремальных условиях, и как они развили эти сверхспособности? Получается, что тихоходки прячут много трюков в рукавах.
Жизнь на паузе
Одно из крайних состояний, до которых развились тихоходки — это сушка (по сути, сушка). Для большинства животных жизнь без воды абсолютно невозможна. Когда клетки высыхают, мембраны, которые удерживают их вместе, сжимаются и теряют объем.
Все это ученый обнаружил, что, когда тихоходка высыхает, она сосет в голове и восьми ногах, прежде чем войти в глубокое состояние анабиоза, которое очень напоминает смерть.
«Они буквально упаковывают свои органы, концентрируя их в чрезвычайно маленьком ограниченном пространстве», — говорит Надя Мебьерг, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии в Университете Копенгагена.
В этом состоянии метаболизм тихоходки замедляется до 0,01% от ее нормальной скорости. Он может оставаться в таком состоянии десятилетиями, восстанавливаясь только при контакте с водой.
Например, в 1948 году итальянский зоолог Тина Франчески взяла тихоходки, которые собирали пыль в музее более 120 лет и добавила воды, после чего одно из существ начало шевелить лапой. Хотя существо так и не полностью возродилось, в 1995 году ученым удалось вернуть к жизни тихоходок, высушенных для его коллеги дополнительно исследовали механизм того, как тихоходки выживают, теряя всю воду в своих телах.
Они обнаружили, что за это отвечает тип TDP, известный как цитоплазматически богатые теплорастворимые белки (CAHS). Когда TDP окружены водой, они имеют желеобразную консистенцию и не складываются в трехмерные структуры, как обычные белки. Но когда они высыхают, эти белки превращаются в полутвердый гель, который смягчает содержание клеток, удерживая его на месте.
«Когда тихоходки начинают высыхать, они начинают производить эти белки в очень, очень больших количествах, по существу заполняя внутреннюю часть своих клеток этими странными, неупорядоченными, мягкими белками», — объясняет Бутби.
«Белки сначала плавают в жидкости, но когда клетка высыхает, они фактически собираются вместе и образуют t;бочки» могут выжить при нагревании до 125° C в течение нескольких минут. В 1920-х годах монах-бенедиктинец Гилберт Франц Рам вернул тихоходок к жизни, нагрев их до 151° C в течение 15 минут. Однако тихоходки могут делать это только тогда, когда прячутся в «бочке».
«Многие виды тихоходок способны выживать при температурах значительно выше 100° C, но они делают это только тогда, когда они сухие », — говорит Бутби.« Если у вас есть тихоходка в капле воды, и вы нагреваете эту воду до очень высокого уровня, тихоходка умрет почти так же легко, как и любой другой организм».
На самом деле, хотя тихоходки известны своей устойчивостью в определенных ситуациях, они, как правило, уязвимы к высоким температурам, что говорит о том, что даже они могут пострадать от последствий изменения климата. ИсследованиеМёбьерга показало, что P. Поэтому предполагается, что у них должны быть другие механизмы защиты.
В 2016 году группа ученых из Японии возродила тихоходок, которые были заморожены в Антарктиде в течение 30 лет. Две тихоходки в образце были названы SB-1 и SB-2 (SB расшифровывается как Спящая красавица) соответственно.
Замораживание особенно опасно для живых существ, потому что при низких температурах клеточные мембраны теряют гибкость и становятся более хрупкими. Однако самая большая опасность — это кристаллы льда.
«Кристаллы действительно вредны для клеток, потому что они острые», — говорит Бутби. «Они могут пробивать мембраны, разрушать белки или разрушать нуклеиновые кислоты, такие как ДНК, основу клетки».
Несмотря на это, некоторые тихоходки могут переносить замораживание до температур чуть выше абсолютного нуля (−273,15 y, вопрос о том, как тихоходки выживают после облучения, имеет лучший ответ. В 2016 году Куниеда и его команда обнаружили белок, известный как Dsup (белок, подавляющий повреждение), который обертывается вокруг ДНК, как одеяло, защищая ее от вредного воздействия ионизирующего излучения. Более того, исследователи синтезировали клетки человека таким образом, чтобы они также могли продуцировать Dsup. Затем они облучили эти клетки рентгеновскими лучами и обнаружили, что Dsup предотвращает распад ДНК человека.
«Радиация может повредить ДНК напрямую, но большинство биологических повреждений происходит косвенно», — говорит Куниеда. Например, энергия излучения поглощается молекулами воды, которые разрушаются и образуют высокотоксичные молекулы, известные как активные формы кислорода (АФК). Затем АФК атакует ДНК и уничтожает ее.
Чтобы предотвратить его распад в ответ на радиацию.
Между тем, в 2024 году отдельная группа исследователей во Франции обнаружила второй белок под названием TDR1, который также, по-видимому, связываетсяс ДНК и защищает ее от радиационного повреждения. Исследование показало, что тихоходки также могут восстанавливать свою собственную ДНК, что является еще одним удобным инструментом, помогающим им справиться с облучением.
Уроки выживания для людей
В последние годы мы узнали больше о тихоходках, и некоторые исследователи начали задаваться вопросом, как их необычные свойства могут быть использованы, чтобы помочь людям. Некоторые ученые, например, надеются использовать свои знания о тихоходках для защиты людей с раком от вредного воздействия лучевой терапии.
Лучевая терапия – это метод лечения, в котором используются высокоэнергетические ни одна здоровая ткань не выжила.
Тем не менее, необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как иммунная система млекопитающих реагирует на такие белки, прежде чем лечение может быть использовано у людей, поскольку Dsup будет помечен иммунной системой человеческого организма как нарушитель.
Ученые считают, что могут быть и другие способы использовать сверхспособности тихоходок, чтобы помочь людям. Например, в дополнение к защите клеток тихоходок, TDP могут помочь сохранить вакцины или другие чувствительные биологические материалы, которые необходимо хранить в течение длительного времени.
Возьмем, например, гемофилию, редкое заболевание свертывания крови. Люди с этим заболеванием могут умереть от кровотечения, если они попали в автомобильную аварию или получили травму.
Чтобы остановить это, им дают человеческий белок свертывания крови Фактор VIII, который