Ученые разгадали тайну устойчивых к радиации существ (3 фото)
Категория: Природа
4 октября 2019
Тихоходки — это микроскопические беспозвоночные животные. Известно, что они обладают поразительной выносливостью. В экстремальных условиях тихоходки впадают в анабиоз, который может длиться годы или даже десятилетия.
Они выдерживают 20 месяцев в жидком кислороде при минус 193 градусах Цельсия и могут провести целый час при температуре 100 градусов. Экспериментально доказано, что тихоходки возвращаются к жизни даже после 10 дней в открытом космосе.
Одна из самых невероятных «суперсил» тихоходок — это устойчивость к радиации. В этом им помогает ассоциированный с ДНК белок Dsup, который имеется только у этих существ. Он на 40% уменьшает повреждение ДНК рентгеновскими лучами. Тихоходки могут выдержать в тысячу раз большую дозу радиации, чем другие животные.
В новом исследовании ученые установили, что Dsup связывается с хроматином — нуклеопротеидом, составляющим основу хромосом, рассказал профессор Джеймс Кадонага из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
При облучении организма рентгеновскими лучами молекулы воды расщепляются на высокоактивный кислород и водород. Эти радикалы могут повредить ДНК внутри клеток, но Dsup создает защитную оболочку вокруг хроматина, предотвращая разрушение клеточной ДНК.
«Теперь, когда мы знаем, как это работает, мы получили трамплин для перехода к практическому использованию Dsup», — сказал Кадонага.
На основе открытия ученые могут разработать новые белки, более устойчивые к радиации, подытожил профессор.
@ Live Science, Анна Лысенко
Тихохо?дки (лат. Tardigrada) — тип микроскопических беспозвоночных, близкий к членистоногим.
Впервые представитель этих животных был описан в 1773 году немецким пастором И. А. Гёце как kleiner Wasserb?r (с нем.?—?«маленький водяной медведь»). В 1777 году итальянский учёный Ладзаро Спалланцани дал им название il tardigrado (с итал.?—?«тихоходки»), латинизированной формой которого является название Tardigrada (с 1840 года).
Тело у тихоходок имеет размер 0,1—1,5 мм, полупрозрачное, состоит из четырёх сегментов и головы. Снабжено четырьмя парами коротких и толстых ног с одним разветвлённым коготком на конце (у некоторых видов коготки почти отделены друг от друга), причём последняя пара ног направлена назад. Передвигаются тихоходки действительно очень медленно — со скоростью всего 2—3 мм в минуту.
Ротовые органы — пара острых «стилетов», служащих для прокалывания оболочек клеток водорослей и мхов, которыми тихоходки питаются. Тихоходки имеют пищеварительную, выделительную, нервную и половую системы; однако у них отсутствуют дыхательная и кровеносная системы — дыхание кожное, а роль крови выполняет заполняющая полость тела жидкость.
Систематическое положение тихоходок дискуссионно. Большинство авторов сближают их с настоящими членистоногими (Euarthropoda). Помимо этого, их могут сближать либо с нематодами (Nematoda), либо с кольчатыми червями (Annelida).
Раздельнополы. Самцы тихоходок мельче самок и встречаются редко, поэтому возможен партеногенез, то есть размножение самок без оплодотворения. Во время периода размножения у самки созревает от 1 до 30 яиц. Оплодотворение внутреннее или внешнее, когда самец откладывает сперму на кладку яиц. У одних видов яйца откладываются в грунт, в мох или воду, у других — в сброшенную при линьке шкурку. Развитие прямое, молодая тихоходка отличается от взрослой только меньшими размерами.
В настоящее время известно 400 видов тихоходок (в России — 120 видов). Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия они распространены повсеместно, от Гималаев (до 6000 м) до морских глубин (ниже 4000 м).
Тихоходок находили в горячих источниках, подо льдом (например, на Шпицбергене) и на дне океана. Распространяются они пассивно — ветром, водой, различными животными. Все тихоходки в некоторой степени являются водными животными. Примерно 10 % — морские обитатели, другие встречаются в пресноводных водоёмах, однако большинство населяет моховые и лишайниковые подушки на земле, деревьях, скалах и каменных стенах. Количество тихоходок во мхе может быть очень велико — сотни, даже тысячи особей в 1 г высушенного мха.
Питаются тихоходки жидкостями водорослей и других растений, на которых обитают. Некоторые виды поедают мелких животных — коловраток, нематод, других тихоходок. В свою очередь служат добычей для клещей и ногохвосток
Тихоходки привлекли внимание уже первых исследователей своей поразительной выносливостью. Ладзаро Спалланцани, наблюдая оживление тихоходок после годового анабиоза, описал это явление как «воскрешение из мёртвых». При наступлении неблагоприятных условий они способны на годы впадать в состояние анабиоза, а при наступлении благоприятных условий — довольно быстро оживать. Выживают тихоходки в основном за счёт так называемого ангидробиоза, высушивания.
При высыхании они втягивают в тело конечности, уменьшаются в объёме и принимают форму бочонка. Поверхность покрывается восковой оболочкой, препятствующей испарению. При анабиозе их метаболизм падает до 0,01?%, а содержание воды способно доходить до 1?% от нормального. В состоянии анабиоза тихоходки выносят невероятные нагрузки.
- Выдерживают 30-летнее пребывание при температуре ?20 °C, в течение 20 месяцев в жидком кислороде при ?193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до ?271 °С; нагрев до 60—65 °С в течение 10 ч и до 100 °С в течение часа.
- Доза в 570?000 бэр убивает примерно 50?% облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 бэр.
- Довольно долго могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа.
- В эксперименте японских биофизиков «спящих» тихоходок помещали в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его до 600 МПа (около 6000 атмосфер). При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом C8F18 — результаты по выживаемости совпадали.
- В эксперименте шведских учёных тихоходок видов Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum разделили на три группы. Одна из них по прибытии на орбиту оказалась в условиях вакуума и была подвергнута воздействию космической радиации. Другая группа, кроме этого, также подверглась облучению ультрафиолетом A и B (280—400 нм). Третья группа животных испытала воздействие полного спектра ультрафиолета (116—400 нм). Все тихоходки находились в состоянии анабиоза. После 10 дней, проведённых в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию. Большинство животных, подвергшихся облучению ультрафиолетом с длиной волны 280—400 нм, выжили и оказались способны к воспроизводству. Однако жёсткое ультрафиолетовое облучение оказало критическое воздействие, лишь 12?% животных третьей группы выжили, все они принадлежали к виду Milnesium tardigradum. Тем не менее, выжившие смогли дать нормальное потомство, хотя их плодовитость оказалась ниже, чем у контрольной группы, находившейся на Земле. Все животные из третьей группы погибли через несколько дней после возвращения на Землю.
