Тихохідні екстремали

Навчання 20 серпня 2023

Тихоходки повністю виправдовують свою назву. Ці крихітні створення, більшості з яких не побачиш без мікроскопа або, в крайньому випадку, збільшувального скла, за хвилину здатні подолати не більше 2-3 міліметрів. Однак вони недарма живуть за принципом «тихіше їдеш - далі будеш». Маленькі водяні ведмеді, як їх ще називають, володіють феноменальною живучістю. Вони не тільки витримують екстремальні температури і високий рівень радіації, але і без шкоди для себе виходять у відкритий космос.

Тихоходками (тип) називають мікроскопічних безхребетних, найбільші екземпляри яких не перевищують у довжину 1,2 міліметра, а більшість не дотягують і до півміліметра. Імовірно, вони споріднені членистоногим і онихофорам (оксамитовим хробакам). Тихоходки існували на планеті ще в кембрійському періоді (541-485 мільйонів років тому) і пережили всі п'ять великих масових вимирань.

Виглядають маленькі водяні ведмеді трохи безглуздо: голова, що складається з сегментів тулуб і чотири пари ніг, що закінчуються чотирма або вісьмома коготками, або прикріпними платівками. Їхній ротовий отвір схожий на присоску, а в ньому - два гострих стилети. З їх допомогою тварини проколюють стінки рослинних клітин або покриви дрібних безхребетних, якими харчуються. Тихоходки періодично линяють і під час ліньки втрачають не тільки зовнішню кутикулу, а й стилети. Потім зі спеціальних залоз у роті у них виростають нові. У тихоходок немає дихальної і кровоносної систем, вони дихають шкірою, а кров їм якоюсь мірою замінюють вільно переміщаються по тілу клітини - гемоцити, які запасають поживні речовини і, ймовірно, захищають тварин від шкідливих речовин.

На сьогоднішній день вчені виділяють три класи тихоходок (,,), які розрізняються будовою травної системи, ротового отвору і кінцівок (у деяких з них є пальці з коготками, інші обходяться без них) і кількістю головних придатків. До трьох класів належать більше тисячі видів тихоходок, і це число постійно зростає. Нові види знаходять досить часто, іноді в досить дивних місцях, наприклад у придорожньому пилу.

Маленькі водяні ведмеді також зустрічаються в грунтах, лишайниках і мхах, солоній або прісній воді. Деякі види тихоходок розмножуються партеногенезом, але більшість - статевим шляхом. Спарювання відбувається під час ліньки. Самиці відкладають яйця в скинуту оболонку, а самець їх запліднює. Максимум через два тижні з яєць вилуплюються дитинчата - маленькі копії дорослих тихоходок. Живуть маленькі водяні ведмеді 3-4 місяці, деякі види - до двох років, не рахуючи несприятливих періодів пересихання невеликих водойм або мхів. Деякі види тихоходок у таких умовах виживають, впадаючи в ангідріоз (зневоднюючи самих себе). Тварини підбирають голову і ноги, з'їжуються, щоб зменшити поверхню тіла, і стають схожі на бочку. Проникливість їх кутикули падає. У висушеному стані вони здатні існувати до 30 років, а при підвищенні вологості - повертатися в звичайний стан.

При ангідріозі тихоходки втрачають до 98 відсотків води, а їх метаболізм практично зупиняється. За деякими даними, охороняти клітини від руйнування при практично повному зневодненні тваринам допомагає вуглевод трегалозу. При висиханні трегалозу за кілька годин накопичується в організмі тварини і, імовірно, замінює воду біля поверхні клітинних мембран і в цитоплазмі клітин, формуючи водневі зв'язки з великими молекулами і стабілізуючи їх. Але трегалозу виробляють далеко не всі тихоходки, і нещодавно американські дослідники з'ясували, що у деяких видів клітини під час ангідріозу захищають специфічні для тихоходок «спочатку розладнані білки». Вони заповнюють клітинну цитоплазму, утворюючи аморфну склоподібну субстанцію.

Після нормалізації навколишніх умов тварини повертаються до активного життя. Висихання переносять далеко не всі тихоходки. Деякі, в тому числі облігатні прісноводні і деякі морські види, не здатні до ангідріозу в принципі. Інші переносять його, утворюючи цисту (нарощуючи кілька шарів кутикули), яка не така стійка до зовнішніх впливів, як висохла форма.

У висушеному стані тихоходки демонструють дива невразливості. Вони витримували тридцятирічне перебування при мінус 20 градусах Цельсія, а по виході з нього успішно розмножувалися. Тихоходок поміщали в рідкий гелій, і вони кілька хвилин виживали при температурі, близькій до абсолютного нуля. Їх кидали в рідкий азот (-195,7 градуса Цельсія), у воду, нагріту до 90 градусів, і купали в органічних розчинниках. Вони виживали після 12 годин, проведених при тиску в 7,5 гігапаскалів (це приблизно в 74 тисячі разів вище стандартного атмосферного тиску на поверхні Землі). Отримавши дозу опромінення 500-1000 грей, вони відкладали яйця, а медіанна летальна доза для тихоходок становила п'ять тисяч грей (гамма-випромінювання). Для порівняння, людина помирає через кілька діб після того, як отримає дозу опромінення 15 грей.

Кілька років тому дослідники відсеквенували геном одного з найстійкіших видів тихоходок, і з'ясували, що маленькі водяні ведмеді захищають свій геном від іонізуючого випромінювання за допомогою спеціального білка, який утворює з ДНК стійкі комплекси. Під час дослідів з людськими клітинами, які піддали рентгенівському опроміненню, він зменшив пошкодження ДНК на 40 відсотків. Крім того, білок Dsup (скорочення від damage supressor - переважна пошкодження), як назвали його вчені, оберігає ДНК від сильних окислювачів - активних форм кисню.

Зрештою тихоходок відправили на низьку навколоземну орбіту. І ось тут виявилося, що вони все-таки не безсмертні. Спочатку тихоходки благополучно пережили десятиденне перебування у відкритому космосі. Але відкритий космос і опромінення ультрафіолетовим світлом середньо- і довгохвильового діапазону (280-400 нанометрів) пережили всього 70 відсотків тихоходок. А додавання ультрафіолету короткохвильового діапазону (116,5-280 нанометрів) погубило майже всіх тварин. Нещодавно виявилося, що відсутність геомагнітного поля вони теж переносять погано.

Проте тихоходки можуть стати одними з небагатьох організмів, які побачать кінець світу. Нещодавно фізики порахували ймовірність, з якою космічна катастрофа, така як падіння астероїда, гамма-сплеск або вибух наднової, зможе повністю знищити життя на планеті земного типу. Розрахунки показали, що ймовірність такої події зневажливо мала і, швидше за все, життя на Землі, включаючи тихоходок, буде знищено разом з кінцем Сонячної системи.

microagua / flickr.com

nebarnix / flickr.com

microagua / flickr.com

giphy.com

Frank Fox / mikro-foto.de

Dmitry Brant / wikimedia.com

microagua / flickr.com