Тихоходка - Самое живучее в мире животное

В чем же секрет такой живучести тихоходок? Они не только способны достигать состояния, когда их метаболизм практически останавливается, но и поддерживать это состояние годами в любой период их существования.

А вот сезонные изменения этого существа в зависимости от погодных условий (1 – холодная осень и зима; 2 – весна; 3 – активная форма, лето; 4 — линька):

Таким образом, существование тихоходок опровергает теорию, что только тараканы способны пережить ядерный взрыв. Это существо гораздо более живуче, во много раз меньше чем таракан, а также гораздо более милое :)

Одна гонада в виде мешка, расположенная дорсально, отличает самцов, самок и самооплодотворяемых гермафродитов. Некоторые виды состоят только из самок, размножающихся путем партеногенеза, то есть без участия самцов. Благодаря своим малым размерам, для газообмена тихоходкам не требуются дыхательная и кровеносная системы. Жидкость, присутствующая в полости тела, выполняет функции дыхательной и кровеносной систем. Систематически тихоходки весьма близки к членистоногим, в частности, к ракообразным и насекомым, которые также теряют свою кутикулу в процессе роста и насчитывают наибольшее число видов на Земле. Будучи весьма близкими к членистоногим, тихоходки не являются ими. Различные виды тихоходок были обнаружены повсеместно на планете: от полярных областей до экватора, от прибрежных зон1 до глубин океана и даже на вершинах гор. На сегодняшний день описано примерно 1 100 видов тихоходок, которые живут в морях, озерах и реках или в наземной среде обитания. Их количество быстро увеличивается с каждым годом в связи с новыми открытиями и пересмотром существующих видов.

Хотя всем тихоходкам для жизнедеятельности необходима вода, многие виды могут выжить даже при временном отсутствии воды. Таким образом, наибольшее число тихоходок было обнаружено на земле, где они живут во мхах, лишайниках, листьях и влажной почве. Широкое распространение тихоходок на Земле тесно связано с их стратегиями выживания.

Наземные тихоходки могут жить в двух основных состояниях: активном состоянии и криптобиозе2 . В активном состоянии тихоходкам необходима вода, чтобы есть, расти, размножаться, двигаться и осуществлять нормальную деятельность. В состоянии криптобиоза метаболическая деятельность останавливается из-за отсутствия воды. При изменении условий окружающей среды и появлении воды они снова могут вернуться в активное состояние. Такое обратимое приостановление метаболической активности, естественно, сравнивалось со смертью и воскрешением. Наземные тихоходки реагируют на раздражители по-разному в зависимости от источников стресса, и их реакции объединяются общим термином «криптобиоз». Данное состояние может вызываться высушиванием (ангидробиозом), замораживанием (криобиозом), отсутствием кислорода (аноксибиозом) и высокой концентрацией растворенных веществ (осмобиозом).

Ангидробиоз, состояние метаболического покоя вследствие практически полного высушивания, — обычное явление для наземных тихоходок, которые могут входить в данное состояние несколько раз. Чтобы выжить в таком переходном состоянии, тихоходки должны высыхать очень медленно. Трава, мхи и лишайники, населенные наземными тихоходками, содержат многочисленные скопления воды, как губки, которые высыхают крайне медленно. Тихоходки высыхают по мере того, как окружающая их среда теряет воду. Иной возможности спастись у них нет, поскольку тихоходки слишком малы, чтобы бежать. Тихоходка теряет до 97% содержащейся в ней воды и высыхает до образования формы, примерно равной одной трети от своего первоначального размера, называемой «бочонком». Формирование такого «бочонка» происходит по мере того, как животное втягивает ноги и голову в тело для уменьшения его площади. При регидратации росой, дождем или талым снегом тихоходка может вернуться в активное состояние за несколько минут или часов. Эта удивительная способность к выживанию, по всей видимости, является прямой реакцией на быстрые и непредсказуемые изменения наземной микросреды.

У морских тихоходок такие особенности не развиваются, поскольку их среда, как правило, более стабильна. Животное может находиться в состоянии ангидробиоза от нескольких месяцев до двадцати лет, в зависимости от вида, и пережить практически все. Наиболее известной особенностью тихоходки является способность выживать в чрезвычайно экстремальных условиях. В ходе экспериментов обезвоженных тихоходок подвергали воздействию температур в диапазоне от минус 272,95°C, т.е. близких к абсолютному нулю, до +150°C, т.е. температуры в духовке при выпечке торта. После регидратации животные возвращаются в активное состояние. Таким образом, тихоходки, находившиеся в состоянии ангидробиоза в течение нескольких лет при температуре -80°C, выжили. Тихоходки также подвергались воздействию атмосферного давления, в 12 000 раз превышающего нормальное давление, а также воздействию избыточного количества удушающих газов (окись углерода, углекислый газ), и им удавалось вернуться в активное состояние после регидратации. Воздействие ионизирующего излучения, более чем в 1 000 раз превышающее смертельное для человека, не оказало никакого влияния на тихоходок.

В 2007 году тихоходка стала первым животным, пережившим воздействие губительной космической среды. Во время эксперимента, проводимого в космическом аппарате TARDIS, благодаря оборудованию, предоставленному Европейским космическим агентством, тихоходки в состоянии ангидробиоза подвергались непосредственному воздействию солнечной радиации и космического вакуума в ходе миссии российского космического аппарата «Фотон-М3». Во время движения аппарата по орбите на расстоянии 260 км над поверхностью Земли, ученые открыли контейнер, в котором находились тихоходки-«бочонки», тем самым подвергая их воздействию солнца и, в частности, ультрафиолетового излучения. По возвращении на Землю после регидратации животные начали двигаться — они выжили.

Летом 2011 года в ходе эксперимента TARDIKISS, проводимого при поддержке Итальянского космического агентства, тихоходок отправили в космос на Международную космическую станцию ​(МКС) на космическом шаттле «Индевор» NASA. Тихоходки и их яйца подвергались воздействию ионизирующего излучения и микрогравитации. И вновь, после возвращения животных на Землю, особи вылупились из яиц и животные выжили: ели, росли, линяли и размножались, как если бы вернулись из небольшого приятного круиза по космосу. Какие биологические механизмы сопротивления используют тихоходки для защиты в таких различных стрессовых условиях?

Физиологические и биохимические механизмы тихоходок, обеспечивающие выносливость тихоходок, пока малоизвестны, и на сегодняшний день общепринятое объяснение отсутствует. Однако в последние несколько лет выносливость тихоходок заинтересовала большое количество ученых, которые применяли новые молекулярные и биохимические инструменты в своих исследованиях. Теперь очевидно, что механизмы, лежащие в основе ангидробиоза, могут способствовать выносливости тихоходок в иных стрессовых условиях, при этом используются различные биохимические и физиологические механизмы. Основной механизм включает синтез различных молекул, действующих совместно как биопротекторы: трегалоза, сахар и стрессовые белки, обычно называемые «белки теплового шока».

При обезвоживании потеря значительного количества воды, как правило, приводит к разрушению клеток и тканей и, следовательно, гибели организма. В случае тихоходок, существует взаимосвязь между приобретением устойчивости к обезвоживанию и биосинтезом трегалозы по мере накопления этого сахара тихоходками при обезвоживании. Синтез и накопление трегалозы защищает клетки и ткани тихоходки, заменяя воду, потерянную при обезвоживании. Белки теплового шока, в частности, белок HSP70, вероятно, действуют совместно с трегалозой, защищая крупные молекулы и клеточные мембраны от повреждений, вызванных обезвоживанием. Ионизирующее и ультрафиолетовое излучение разрушает крупные молекулы, такие как ДНК, и приводит к окислительному стрессу, оказывая действие, подобное ускоренному старению.

Именно по этой причине способность тихоходок переживать интенсивное излучение приводит ученых к мысли о том, что животные обладают действенным механизмом репарации ДНК и защитной системой антиоксидантного действия. Растущий интерес ученых к тихоходкам, несомненно, связан с возможностью применения полученных знаний об обезвоживании и механизмах морозостойкости тихоходок к криоконсервации биоматериалов (например, клеток, вакцин, продуктов питания и т.д.). Эти крошечные, невидимые глазу животные могут помочь нам понять основополагающие принципы природы живых систем. Поэтому будьте осторожны, когда идете по траве.