Все помнят Белку и Стрелку, которые первыми благополучно слетали в космос. На слуху у всех и овечка Долли — первое клонированное млекопитающее, выращенное из единственной клеточки. Но кроме них есть и другие животные, которые помогают учёным двигать науку вперёд. Лабораторные лягушки, крысы, мухи, кошки, собаки, обезьяны и другие… Без этих четвероногих, хвостатых, крылатых, прыгучих друзей у нас не было бы некоторых достижений в медицине, прогресса в космонавтике и в других научных сферах. Мы расскажем об особенных животных, чей вклад в науку можно считать сенсацией. Они обладают суперспособностями, о которых человек мечтает давно. Учёные исследуют их очень тщательно для того, чтобы мечта людей стала реальностью.
Аксолотль — амфибия, которая обитает в горных реках и озёрах Центральной Америки.
В переводе с ацтекского языка науатль его имя означает «играющий в воде», «водяной пёс» и «водяной раб». Древний народ считал аксолотля наказанным божеством. По легенде, в давние времена бог погоды Шолотль обманул сородичей, а они разозлились и решили его уничтожить. Но хитрец нырнул в воду и обернулся странным животным — полурыбой, полутритоном — и с той поры скрывается от наказания, не теряя своих магических способностей.
Аксолотль обладает замечательной способностью регенерации: если какая-либо часть его тела травмирована, или существует угроза потери конечности, раны быстро затягиваются, а на месте утраченной конечности через некоторое время вырастает новая.
ЮНОСТЬ И ВОЗРОЖДЕНИЕ
Конечно же, вам знакома история о Питере Пэне. Это мальчик, который не желал взрослеть и сбежал из дома на далёкий остров, где научился летать и сражаться с пиратами. Многие из нас тоже не хотели бы расставаться с детством, но что поделать — мы растём. А вот в животном мире есть свой «Питер Пэн», который может на протяжении всей своей жизни оставаться юным. И, видимо, это его очень радует, потому что его мордочку всегда украшает улыбка.
Что же такого он умеет? Например, предсказывать погоду. Вообще-то аксолотль любит находиться ближе ко дну, но перед дождём он поднимается к поверхности. Он чувствует, что атмосферное давление меняется, и знает, что дождь прибьёт к воде много вкусных насекомых. Даже если аксолотль всю жизнь обитает в домашнем аквариуме, инстинкт ему не изменяет, и улыбчивый синоптик редко ошибается в своих прогнозах. Но это умение просто ерунда по сравнению с главным талантом аксолотля.
Дело в том, что аксолотль — это не отдельный вид животного, а личинка амбистомы — хвостатой амфибии, родственницы саламандры. И эта личинка может превратиться во взрослую особь, а может всю жизнь оставаться «ребёнком». В первом случае она ста- нет амбистомой и покинет свой водоём, чтобы жить на суше. А во втором тоже будет вести взрослую жизнь, охотиться и размножаться, но будет обитать в воде и до старости выглядеть как крупный головастик (до 30 сантиметров длиной!). Все его органы останутся в личиночном состоянии, кроме половой системы — она разовьётся до взрослого уровня.
Почему же аксолотль не взрослеет? Это ему невыгодно. Когда-то предки сегодняшних аксолотлей проводили детство в воде, а повзрослев, переселялись на берег, под камни и коряги. Но если ты живёшь в чистом горном озере, где всегда хватает еды и почти ничего не угрожает — зачем менять маленький рай на опасную сушу, да ещё и тратить массу энергии на преображение?
Однажды в каком-то гене древнего аксолотля произошла мутация, то есть «поломка», из-за которой особь не повзрослела. Ошибка оказалась полезной, передалась потомкам, да так и осталась в генофонде. Чтобы запустить метаморфоз, то есть превращение в амбистому, аксолотлю необходим гормон тироксин. Его вырабатывает щитовидная железа (она есть и у человека), но для этого ей нужна команда: выброс ещё одного специального гормона. А в организме аксолотля его вырабатывается очень мало — пока условия обитания не испортятся. Например, в 1867 году зоологи впервые привезли несколько аксолотлей в Парижский ботанический сад, выпустили их в пруд и вскоре были очень удивлены, когда часть потомства превратилась в амбистом и вылезла на сушу. Амфибии, которые привыкли к чистым и холодным озёрам, посчитали тёплый заросший водоём непригодным для комфортной жизни.
Сейчас дикие аксолотли на грани вымирания: их естественная среда — мексиканские озёра Сочимилько и Чалько — мелеют, потому что растущий город Мехико, что расположен неподалёку, забирает всё больше воды. Ситуацию спасают аквариумисты и учёные. Аксолотлей легко содержать в неволе — многие аквариумные рыбы намного капризнее. А аксолотли при правильном уходе могут жить в аквариуме подолгу, до 15–17 лет. Самое главное — контролировать температуру воды (она должна быть холодной) и не пытаться самостоятельно превратить личинку в амбистому — без участия специалиста это погубит животное.
Учёные ставят такие эксперименты, но, конечно, не ради забавы. Аксолотль представляет огромный интерес для исследований, и можно сказать, что большая часть популяции аксолотля сейчас живёт в лабораториях — служит науке. Хотя его суперспособность — неотения — встречается и у других организмов: червей, земноводных, членистоногих, даже у растений.
Почему же именно аксолотля так ценят учёные? Во-первых, за его плодовитость: 10-месячный аксолотль уже даёт потомство, а приносит он до 500 икринок трижды в год! Для генетических исследований это просто бесценное качество. Во-вторых, за его крупные яйцеклетки, на которых удобно ставить опыты по пересадке эмбрионов и изучать, как развиваются разные ткани и органы.
Но главная особенность аксолотля — потрясающая регенерация. У ящерицы отрастает новый хвост, а у аксолотля что угодно — хвост, лапа, жабра… И всего за несколько недель. Как ему это удаётся? На данный момент учёные выяснили, что у аксолотля очень шустрые макрофаги — клетки, которые борются с опасными бактериями и прочими чужаками. Наш организм тоже ими вооружён, но у аксолотля макрофаги прибывают к повреждённому месту намного быстрее. Возможно, в их работе заключена тайна регенерации, и когда мы её раскроем, то сможем применять в медицине — восстанавливать повреждённые органы и ускорять заживление ран.
БЕССМЕРТИЕ И ЗДОРОВЬЕ
«Саблезубая колбаса» — так назвал один английский учёный африканского грызуна, голого землекопа. Действительно, это животное не блещет красотой! Но внешность совершенно бесполезна там, где обитают такие зверьки. А живут они в сухой и твёрдой почве, где прогрызают длинные лабиринты, питаются клубнями диковинного растения пиренаканты — это для них и еда, и питьё. Их семьи по 300 особей похожи на колонии пчёл или муравьёв. «Рабочие» строят катакомбы. «Разведчики» находят пищу и звуковыми сигналами созывают всех на обед. «Солдаты» защищают семью: обнаружив опасность (например, змею), они сообщают сородичам, что нужно срочно замуровать за ними ход, а сами бросаются на врага — жертвуют собой ради колонии.
=Два-три самца-землекопа отвечают за размножение. Самка-«королева» рожает детёнышей, а самки-«нянечки» ухаживают за малышами. И работы у них много: новорождённые появляются три-шесть раз в год: по 20 особей за одни роды! Что ещё необычного в этих животных, кроме жутковатого облика и подземного образа жизни? Несмотря на то, что на коже у них нет даже шерстки, не говоря уже о панцире или чешуе, голые землекопы не чувствуют некоторые виды боли. Учёные брызгали на них экстракт жгучего перца и даже кислоту, а зверькам хоть бы что!
В апреле 2017 года учёные обнаружили новую «сверхспособность» голого землекопа. Млекопитающие способны без вреда для себя обходиться значительное время без кислорода вообще: они выдержали 18 минут в атмосфере, содержащей чистый азот. Как выяснилось, в условиях кислородного голодания животные научились управлять метаболизмом. В качестве углеводов, обеспечивающих клетки необходимой им энергией, землекопы использовали не глюкозу, расщепление которой замедляется при недостатке или отсутствии кислорода, а фруктозу.
Ещё у них довольно богатый язык: в общении они используют более 20 разных сигналов.
Они живут в страшной духоте, но не могут, в отличие от большинства других млекопитающих, поддерживать температуру тела, поэтому греют друг друга, сбиваясь в тесные кучки. Но их самое удивительное свойство — рекордное долголетие. Представьте, что у вас появился знакомый, которому 900 лет. Вот для других грызунов голый землекоп — такой же фантастический долгожитель. Обычная мышка в природе живёт год-полтора, а наш землекоп — 30 лет. И всё это время он молод, подвижен и почти не болеет, а умирает только в схватке с врагом, ну или когда сердце остановится, выработав ресурс.
Долголетие — главный вклад голого землекопа в науку. За время эволюции в его генах произошли изменения, благодаря которым он сейчас практически бессмертен, и сейчас учёные пытаются выяснить, будут ли другие животные дольше жить с такими модификациями.
Уже известно, например, что у человека, мыши и голого землекопа есть почти 200 одинаковых генов, связанных со старением, но работают они у всех этих видов по-разному, а у голого землекопа почти 10% таких генов отсутствуют или вышли из строя.
Исследований и опытов с голым землекопом ещё много: в его тканях и клетках много необычных особенностей, каждая из которых помогает ему оставаться долгожителем-здоровяком. Когда учёные раскроют эти секреты, их можно будет применять в медицине, в борьбе с тяжёлыми болезнями и старением.
ВЫНОСЛИВОСТЬ И НЕУЯЗВИМОСТЬ
Тихоходки, они же тардиграды или водяные медведи,— это крошечные полупрозрачные беспозвоночные, размером меньше миллиметра (редкие «гиганты» дорастают до 1,5 мм). Ходят они на восьми коротких толстых ножках, и действительно очень медленно — по 2–3 мм в минуту. Вместо крови у них жидкость с питательными веществами, дышат они кожей, а питаются соком растений, водорослей и мхов.
Казалось бы, где выживет такая неторопливая кроха? Но тихоходки обитают везде, даже там, где это невозможно для самых неприхотливых животных: высоко в горах, глубоко в океане, подо льдом и в горячих источниках. А самое уютное жилище для них — подушки из мха и лишайника. Всего один грамм высушенного мха может приютить сотни и тысячи тихоходок! И даже если целых десять лет на этот клочок не упадёт ни капли воды, тардиграды не погибнут — просто будут спать в анабиозе. Когда учёные начали находить тихоходок в разных экстремальных местах, они предположили, что возможности водяных медведей могут оказаться ещё шире. Так и есть — в последующих экспериментах выяснилось, что тихоходок вообще ничем не проймёшь!
Что они только не пережили во время опытов:
- огромное давление в 600 мегапаскаль (даже самые стойкие бактерии погибают уже при 200 мегапаскаль);
- небывалый холод (тихоходки выдержали 20 месяцев в жидком воздухе при температуре минус 193°C);
- невероятную жару (продержались целый час под нагревом до 100°C);
- высокий уровень радиации (для человека смертельна доза в 500 рентген, а каждая вторая тихоходка выживает при облучении в 570 тысяч рентген);
- вакуум (тихоходки выживают спустя полчаса в вакууме);
- открытый космос (через десять дней на орбите без всякой защиты 12% тихоходок вида Milnesium tardigradum выжили и потом даже дали потомство).
Пока до конца не ясно, что помогает тихоходкам спокойно переносить такие сложные условия. Но когда учёные разгадают коды их защитных систем, они смогут использовать эти знания для развития космонавтики, организации дальних космических полётов и даже обустройства колоний на других планетах.
