Мы привыкли, что основное преимущество человека перед другими животными – наличие интеллекта и способность мыслить, что, в конечном счете, помогло стать ему доминирующем видом на земном шаре. Соревноваться же с животными в физическом превосходстве на первый взгляд кажется глупым – безоружный человек никогда не сможет победить медведя или тигра. Но, оказывается, у нас есть скрытое оружие, с помощью которого мы можем превзойти абсолютно любое существо в мире – это продолжительность бега.
Интерес к бегу стал особенно заметен в последнее время, когда в городах стали проводиться массовые марафоны с участием тысяч человек. Увлечение беговыми упражнениям повлекло за собой углубленные исследования в механизмах бега не только у людей, но и у животных. Наблюдая за различными животными и людьми, ученые выявили у человека одну необычную особенность – своей выносливостью он превосходит всех других живых существ.
Сравнивать скорость бега человека с гепардом или, скажем, с лошадью довольно глупо: животное без труда выиграет. Но животные никогда не бегают на большие расстояния. Тот же гепард, разогнавшись на несколько секунд до умопомрачительной скорости, вынужден будет отдыхать в течение часа в тени под деревом, приводя температуру собственного тела в норму. Если бы гепард соревновался в беге с атлетом – марафонцем, то человек, в конце концов, непременно опередил бы его. Просто потому что человеку не надо останавливаться, чтобы оптимизировать температуру собственного тела. Он сделает это на бегу под контролем выделительной системы. Отсутствие густого волосяного покрова и совершенное потоотделение – огромный подарок эволюции, с помощью которого человек может пробегать без отдыха огромные расстояния. В жаркий день на марафонской дистанции в 42 километра человек победит даже лошадь.
Гепард Сара — самое быстрое млекопитающее в мире — пробегает 100 метров за 5,95 сек. Но даже она не выиграет у человека состязание в беге на большой дистанции
Ученые считают, что уникальной выносливости в беге современный человек обязан своим далеким предкам, которые, не изобретя еще пращи и лука, вынуждены были долгое время бегать за животным, чтобы измотать его, а затем убить камнем или дубиной. За тысячи лет такой охоты у человека развился идеально приспособленный для бега организм. Об этом говорит не только самая совершенная из всех живых организмов потовыделительная система, но и ряд других особенностей. Например, идеальный для продолжительного бега пропорции ступни и пальцев ног. Будь последние хотя бы на 20% длиннее, в процессе бега мышцам ног пришлось бы выполнять в 2 раза больше работы, чем сейчас. О приспособленности нашего организма к бегу говорит даже тот факт, что большой палец всегда находится в выпрямленном состоянии и намного мощнее всех остальных, чтобы осуществлять основное толкательное действие в процессе бега. Узкая талия позволяет нам свободно работать руками во время бега, сохраняя прямую траекторию передвижения, а развитое чувство баланса позволяет держать голову неподвижно даже при беге по неровной поверхности. А самая большая мышца в организме человека – большая ягодичная мышца – начинает полностью работать лишь при беге, едва ли выполняя даже половину своих возможностей при ходьбе.
Все эти факторы дают человеку огромные преимущества во время бега, побороть которые не может ни скорость, ни сила других животных.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Сварить, поставить на несколько часов в барокамеру, затем заморозить, полностью лишить влаги и наконец, подвергнуть радиоактивному излучению. Нет, это не рецепт приготовления изысканного блюда. Все эти действия объединяет то, что их легко перенесет самое живучее существо на планете – тихоходка.
Итак, представьте следующие эксперименты:
- заморозка жидким гелием до -271 С в течение восьми часов, а затем более года существования при температуре -173 С;
- облучение радиацией в 500 000 рентген (для сравнения, чтобы убить человека, достаточно всего 500 рентген);
- полностью лишить на несколько дней кислорода;
- положить в барокамеру с давлением 6000 атмосфер (в океане на глубине 1 км давление составляет около 100 атмосфер);
- поднять в открытый космос ();
- лишить воды на сто лет;
Если незнающему человеку тихоходка предложила бы поспорить, что после всех данных малоприятных процедур она выживет, то хитрое беспозвоночное легко бы выиграло!
Тихоходки могут выдерживать такие дозы радиации в пятьдесят раз превышающие дозы, выдерживаемые знаменитыми тараканами. А еще они единственные живые существа которые без последствий могут долгое время пребывать в околовакуумном пространстве. В сухом климате тихоходка может находиться в законсервированном состоянии более 100 лет, а затем проснуться, когда вокруг станет достаточно влажно. В ходе эксперимента было обнаружено, что некоторые особи оживали после 120 лет консервации!
Тихоходки известны науке с 1770 года и до нашего времени было обнаружено множество их видов, обитающих в самых экстремальных местах на планете. Тихоходок находили под арктической шапкой льда, в пустынях, где дождя не было несколько десятков лет, в геотермальных источниках, где температура превышает возможные, казалось бы, для живых существ пределы.
На данный момент известно около 900 видов, 120 из которых обитает в России. Возможно, вы сможете даже обнаружить несколько рекордсменов в дачном пруду или во мху деревьев. Благо некоторые виды можно различить невооруженным глазом, так как их тело вырастает до 1.5 мм.
Что же позволяет тихоходке переносить столько экстремальные условия? Она обязана этим своей уникальной особенности практически полностью отключать метаболизм и впадать в спячку. При этом тихоходка активно вырабатывает вещество под названием трегалоза – дисахарид, который хорошо защищает мембраны, из которых состоит тело существа. Кстати, ученые всерьез рассматривают трегалозу как один из компонентов, который поможет избежать клеточных повреждений при заморозке в криокамере. После погружения в сон тихоходка теряет до 97% массы тела и может легко переноситься даже воздушными потоками, путешествуя высоко над поверхностью.
Совокупность этих факторов дает возможность предположить, кто будет новым хозяином Земли в случае глобальной катастрофы.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Природа создала поистине уникальные организмы, выносливость которых просто поражает. Им не страшны смертельные для большинства живых существ дозы радиации, экстремальные температуры, а также длительное отсутствие воздуха, воды и пищи.
Некоторые из них побывали в открытом космосе и вернулись невредимыми. Кто эти счастливчики и в чем заключается секрет их феноменальной выносливости, поведает рейтинг самых живучих существ на планете Земля.
Самое выносливое животное на планете. Это микроскопическое существо, обитающее в водной среде. Распространено по всему миру и встречается даже на вершине Гималаев и дне океанов. Выносливости микроорганизма можно позавидовать: тихоходка выживает при экстремальных температурах (от -271° С до +100° С), облучении дозой радиации, в 1100 раз превышающую смертельную для человека, и давлении в 6000 атмосфер.
Даже после получасового пребывания в вакууме функции ее организма восстанавливаются, и она снова способна к размножению. Тихоходка живет до 120 лет без воды и пищи.
При наступлении неблагоприятных условий она впадает в «спячку»: метаболизм замедляется до 0,01%, а содержание воды в теле снижается до 1% от нормы. Такая суперспособность позволила существу пережить полет в открытый космос.
Самая живучая бактерия, способная существовать в экстремальных условиях. Ее название переводится с латыни как «страшная ягода, устойчивая к воздействию радиации». Поразительно, но микроорганизм остается жизнеспособным даже после дозы облучения в 5000 Гр, в то время как для человека всего 5 Гр смертельны.
Бактерия была обнаружена в 1950 году случайно, во время эксперимента по стерилизации мясных консервов радиационным облучением. Ученые объясняют ее невероятную живучесть наличием нескольких копий генома в клетке, что позволяет микроорганизму восстанавливать поврежденные участки ДНК.
Обитает в морях тропического и умеренного поясов. Это единственное бессмертное существо на планете, уникальное в своем роде. Достигнув зрелости, медуза вида Turritopsis Nutricula обращает процесс старения вспять.
Она оседает на дно и трансформируется в полип, покрытый тонкой хитиновой оболочкой. Под ним образуются почки, в которых развиваются новые медузы. Такой цикл повторяется бесконечно. Медуза умирает, только в том случае, если ее съедят или убьют.
Еще одно бессмертное существо, сумевшее избежать старения. Секрет феноменальной живучести гидры заключается в высокой способности к регенерации. Все клетки ее тела постоянно обновляются, а поврежденные части заменяются новыми. Это исключает накопление разрушающих веществ и геномных дефектов.
Чтобы полностью восстановить организм гидры, потребуется лишь 1/200 его часть или даже взвесь клеток. То есть животное даже после измельчения в мясорубке способно воссоздать свое тело заново или даже превратиться в нескольких новых особей.
Geogemma barossii – одноклеточный микроорганизм, обнаруженный в жерле «черного курильщика» (гидротермального источника на дне моря). Это единственная бактерия, способная жить и размножаться при 121° С (температура стерилизации инструментов в автоклаве), за что она и получила такое название. Однако заражения штаммом 121 бояться не стоит – при 37° С он погибает.
Интересно!
При 130° С репликация прекращается, но микроорганизм остается полностью жизнеспособным. При снижении температуры он снова готов к воспроизведению.
Дьявольский червь - вид нематод, считается самым глубоко живущим многоклеточным организмом на Земле. Открыт в 2011 году на золотодобывающей шахте в ЮАР. Червя обнаружили в руде, залегающей на глубине от 0,9 до 3,6 км.
Он живет в небольших скоплениях подземных вод, температура которых составляет около 48° С, и питается бактериями. Радиоуглеродный анализ показал, что черви обитают в этой среде более 12 тысяч лет. Они приспособились к высоким температурам, огромному давлению и сверхнизкому уровню кислорода – 1% от показателя в океане.
Особый вид червей, обитающих там, где, казалось бы, жизнь невозможна в принципе. Они образуют скопления возле «черных курильщиков» - разломов земной коры на дне океанов и морей, из которых бьет вода, нагретая до 400° С. Она насыщена сероводородом, метаном, тяжелыми металлами и другими ядовитыми веществами. Давление на такой глубине достигает 290 атмосфер.
Длина вестиментиферы составляет 2-2,5 метра. Ее тело заключено в прочную хитиновую трубку, один конец которой прикреплен к твердому субстрату, а из другого виднеются ярко-красные щупальца. Питается червь за счет симбиотических бактерий, живущих в центральной части туловища – трофосоме.
Небольшая рыбка очень вынослива и умеет быстро приспосабливаться к изменениям окружающей среды. В отличие от сородичей, фундулус не боится воды, загрязненной химикатами, ядовитыми веществами и патологическими микроорганизмами. Он выживает там, где другие рыбы погибают из-за высокой токсичности.
Интересно!
Фундулус обитает в воде любой температуры и солености. Он способен видоизменять некоторые части тела, чтобы приспособиться к неблагоприятным условиям среды.
Уникальное живучее существо по внешнему виду напоминающее угря. Обитает в мелких реках и озерах. Рыба Ланг относится к редкому виду двоякодышащих – у нее есть и жабры, и легкие. Благодаря этому существо может обходиться без воды несколько лет.
Гигантский сверчок - самое большое насекомое, обитающее в Новой Зеландии. Длина веты составляет около 10 см, а вес доходит до 85 г. В переводе с греческого название означает «страшный кузнечик», и она его полностью оправдывает.
При приближении опасности насекомое распрямляет длинные задние конечности, надеясь своим видом отпугнуть врага. Но уникальная особенность древесной веты заключается не в этом, а в способности выживать при низких температурах. В крови насекомого присутствует белок, препятствующий свертыванию крови. При этом его сознание и большая часть внутренних органов «отключаются», чтобы экономить жизненную энергию. Когда вета отогревается, их функциональность полностью восстанавливается.
Тараканы
Очень живучие существа, от которых сложно избавиться. Есть мнение, что они даже способны вынести ядерный взрыв. Однако пока точно известно, что тараканы могут несколько недель прожить без головы.
Функции мозга берут на себя ганглиальные клетки. Они, как и отверстия для дыхания, расположены по всему телу насекомого. Кровообращение тоже не регулируется головным мозгом.
Интересно!
Таракан живет до тех пор, пока в его организме не исчерпаются запасы съеденной ранее пищи.
Древнейшее морское животное получило свое название из-за особой формы раковины, похожей на язык (от лат. lingula – «язык»). Окаменелые останки лингулят встречаются в раннем кебрийском слое (около 540 лет до н. э.).
Они пережили практически всех древних животных, в том числе динозавров. Секрет такой выносливости и неуязвимости, вероятно, кроется в сверхпрочной раковине лингулят. Она состоит из хитина, белка и фосфата кальция, в то время как у других моллюсков – только из карбоната Са.
Животные этого вида известны своей потрясающей выносливостью и долголетием. Сухопутные черепахи живут в среднем 50-100 лет, однако известны случаи, когда возраст некоторых особей превышал 150 лет.
Самой старой из них – Адвайте, на момент смерти в 2006 году насчитывалось, по разным данным, от 150 до 250 лет. Она жила в городском зоопарке Калькутты (Индия). Старейшей черепахой из ныне живущих признан Джонатан. Ему сейчас 187 лет. Самец живет на острове Святой Елены.
Одно из самых долгоживущих существ на Земле. Максимальный официально зарегистрированный возраст рыбы составил 205 лет. Ученые определили его по количеству колец на слуховой косточке.
Длина алеутского окуня обычно достигает 90-87 см, а вес не превышает 6,6 кг. Рыба обитает в морях на глубине 160-445 метров, но более крупные особи встречаются на отметке 2600-2800 м под водой. Окунь питается мелкой рыбой (анчоусами, серебрянкой), крабами, ракообразными и червями.
Интересно!
Секрет живучести рыбы заключается в особенностях метаболизма – она очень медленно растет, достигая половой зрелости лишь через несколько десятков лет после рождения.
Ядовитые паукообразные чрезвычайно выносливы. Их тело защищено прочным хитиновым панцирем, а острое зрение, обоняние и способность ощущать вибрации помогают быстро найти жертву.
Впрочем, скорпион может два года прожить без пищи, если его не съест голодный сородич. Хорошо переносит низкие температуры и влажность менее 20%. В ходе эксперимента скорпиона заморозили на ночь, а утром снова поместили в тепло – насекомое оттаяло и ожило. Кроме того, паукообразные устойчивы к радиации и по мнению некоторых ученых способны пережить ядерную войну.
Осы заражают жертву смертельными вирусами, подавляющими ее иммунитет. Это необходимо для того, чтобы гусеница не выжила и не избавилась от наездника. Осы бракониды не погибают после облучения в 180 000 рад, в то время как для человека смертельная доза составляет 900.
Видео в тему
Человек стремится к спортивным достижениям ради наград и славы, мирового признания или денег. Животным же ежедневно нужно устанавливать собственные рекорды силы и скорости, ловкости и выносливости для того чтобы выжить в сложных условиях конкуренции за место под солнцем. Именно поэтому природа наделила братьев наших меньших быстрыми ногами, острым зрением, тонким обонянием, острыми зубами и сильными мускулами.
Самые быстрые
Наземными рекордсменами по быстроте бега считаются гепарды, развивающие скорость на открытом пространстве до 100 км/ч. К сожалению, животное не способно длительное время поддерживать такой темп движения и снижает его по мере увеличения дистанции. Преследуя свою жертву, эти грациозные представители кошачьего семейства совершают огромные семиметровые прыжки, отталкиваясь мощными задними лапами.
Среди пернатых титул чемпиона по скорости принадлежит соколу-сапсану. Чтобы неожиданно схватить жертву, он намеренно камнем падает вниз, развивая при этом скорость 350 км/ч. В воде быстрее всех передвигается тунец, преодолевая за час 70 км водного пространства.
Самые крупные
Абсолютным победителем среди тяжеловесов планеты является кит. Вес гиганта составляет 150 тонн. Ни на суше, ни в океане у него нет конкурентов по габаритам и весу, поскольку, занимающая вторую позицию на пьедестале великанов, китовая акула весит всего 12 тонн.
Из наземных животных рекордсменом признан слон, масса которого равняется 5-и тоннам. Титул самой крупной и тяжелой птицы на Земле принадлежит страусу. Достигая 2,5 метров в высоту, пернатый исполин весит около 130 кг.
Самые сильные
Несмотря на то, что слон способен поднять тяжесть в несколько тонн, самым сильным животным по праву считается крошечный муравей. Это насекомое может осилить груз в 50 раз превосходящий массу собственного тела. Не зря муравей является символом трудолюбия и выносливости - почти всегда ему приходится поднимать предметы, превосходящие его самого по весу.
Самые ядовитые
Как ни странно, но самыми ядовитыми обитателями планеты являются не змеи и скорпионы, а морские жители - прозрачные австралийские медузы. Смертоносного яда, сконцентрированного в щупальцах одного 6-килограммового монстра, достаточно, чтобы убить 60 человек. Медуза опасна для многих обитателей морских глубин, включая рыб и кальмаров. Всего 4 минут достаточно, чтобы ее жертва замертво упала, пораженная даже незначительной порцией яда.
Самые старшие
Дольше всех на Земле живет мавританская черепаха. Средний возраст ее жизни составляет 150 лет. Ее близкая родственница - королевская черепаха нередко доживает до 120 лет. Слоны и лошади живут ровно вдвое меньше, нередко переживая свой 60-летний юбилей.
Пернатыми долгожителями признаны попугаи и кондоры, которые живут полвека. Среди рыб карпы и угри занимают почетные места в списке аксакалов, зачастую доживая до собственного 25-летия.
Самое маленькое
Представительница семейства землероек под названием бурозубка-крошка возглавляет список самых миниатюрных существ нашей планеты. При весе 2 грамма, длина ее тела составляет 3 см. Крошечное млекопитающее очень активно, но почти незаметно под слоем листьев и в густой траве. Эта дюймовочка знаменита еще тем, что спит по 80 раз в сутки по несколько минут, а все остальное время посвящает поискам пищи.
Самое выносливое
Вопреки расхожему мнению, вовсе не верблюд является самым выносливым животным планеты. Этот титул по праву принадлежит скалистой белке - небольшому юркому зверьку, хорошо приспособленному к выживанию в суровых условиях гор и длительной засухи. Вертлявой непоседе не страшны испытания голодом на протяжении 100 дней подряд. Скалистая белка может 3 месяца не пить воду без ущерба для здоровья.
Самое близкое к человеку
Человекообразные обезьяны больше остальных животных напоминают людей. Строение их тела и поведение, ужимки и гримасы, мимика и эмоции - все это говорит о высоком развитии мозга обезьян и эволюционной близости к человеку. Из всех представителей семейства особенно стоит отметить шимпанзе, ведь они, как никто другой, напоминают нам самих себя.
В мире еще много животных-рекордсменов, способных удивить человека размерами ушей и количеством ног, величиной хвоста и численностью зубов. Все они стремятся прыгнуть выше, добежать быстрее, оказаться сильнее. Все они приспосабливаются к непростым условиям существования, чтобы выжить и победить в непростом соревновании, устроенном самой природой, под названием «естественный отбор».
Они выживают до десяти лет без воды, способны выжить при -271°C в жидком гелии и при +100°C в кипятке, выдерживают в 1000 раз большую дозу радиации, чем человек, и даже уже побывали в открытом космосе!
Тихоходка (лат. Tardigrada) - тип микроскопических беспозвоночных, близких к членистоногим. Впервые это животное было описано в 1773 г. немецким пастором И. А. Гёце как kleiner Wasserbär (маленький водяной медведь). В 1777 г. итальянский ученый Ладзаро Спалланцани дал им название il tardigrado, тихоходки, латинизированной формой которого является название Tardigrada (с 1840 г.).
Тело у тихоходок (или их еще называют водяной медведь) имеет размер 0,1-1,5 мм, полупрозрачное, из четырех сегментов и головы. Снабжено 4 парами коротких и толстых ног с 4-8 длинными щетинковидными коготками на конце, причем 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.
В настоящее время известно более 900 видов тихоходок (в России - 120 видов.). Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия распространены они 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 растений и водорослей, 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. 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 т. н. ангидробиоза, высушивания.
При высыхании они втягивают в тело конечности, уменьшаются в объеме 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.
* Температура. Выдерживают пребывания в течение 20 мес. в жидком воздухе при -193°C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до -271°С; нагрев до 60-65°С в течение 10 ч и до 100 °C в течение часа.
* Ионизирующее излучение в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген.
* Атмосфера: Оживали после получасового пребывания в вакууме. Довольно долго могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа.
* Давление: При 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 (ок. 6000 атмосфер), что почти в 6 раз выше уровня давления в самой низкой точке Марианской впадины. При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом С8F18, - результаты по выживаемости совпадали.
* Влажность: известен случай, когда мох взятый из пустыни спустя приблизительно 120 лет после его иссушения поместили в воду, находящиеся в нём тихоходки ожили и были способны к размножению.
В сентябре 2007, Европейское Космическое агентство отправило несколько особей в космос, на высоту в 160 миль. Некоторые водяные медведи были подвержены только воздействия вакуума, некоторые еще и радиационному, в 1000 раз превышающему фон Земной радиации. Все тихоходки не только выжили, но еще и отложили яйца, успешно размножившись
Эксперименты на орбите показали, что тихоходки - крошечные членистоногие размером от 0,1 до 1,5 миллиметров - способны выживать в открытом космосе. В своей работе, результаты которой опубликованы в журнале Current Biology, биологи из нескольких стран показали, что некоторые тихоходки способны полностью восстанавливать свои жизненные функции и производить жизнеспособное потомство.
В данной работе группа биологов, ведущим из которых был Ингемар Джонссон (Ingemar Jonsson) из Университета Кристианстада, отправила на орбиту Земли два вида тихоходок - Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum. Членистоногие провели на борту российского беспилотного аппарата «Фотон-М3″ 10 дней. Всего в космосе побывало 120 тихоходок, по 60 особей каждого вида. Во время полета одна группа членистоногих, включающая оба вида, находилась в вакууме (была открыта заслонка, отделяющая камеру с тихоходками от открытого космоса), однако была защищена от солнечной радиации специальным экраном. Еще две группы тихоходок провели 10 дней в вакууме и подвергались воздействию ультрафиолета А (длина волны 400 - 315 нанометров) или ультрафиолета В (длина волны 315 - 280 нанометров). Последняя группа членистоногих испытала на себе все «особенности» космического пространства.
Все тихоходки находились в состоянии анабиоза. После 10 дней, проведенных 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. Особи R. coronifer не смогли пережить полный спектр воздействий (низкая температура, вакуум, ультрафиолет А и В), лишь 12% животных этой 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.
Пока ученые не знают механизмов, которые помогли тихоходкам пережить воздействие жесткого ультрафиолета космического пространства. Излучение такой длины волны вызывает разрывы и мутации ДНК. Вероятно, у тихоходок существуют специальные защитные системы, предохраняющие или быстро ремонтирующие их генетический материал. Понимание того, как живые системы способны защищаться от губительного воздействия космоса, является немаловажным для развития космонавтики и организации космических полетов на дальние расстояния и лунной базы.
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.
Вот пример арктического Adorybiotus coronifer в таком замерзшем состоянии:
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:)
Их итальянское название «tardigrado» имеет латинское происхождение и означает «медленно передвигающийся». Оно было дано при открытии животных из-за их медленного передвижения. Тихоходки практически прозрачны и в среднем достигают полмиллиметра в длину. Тело тихоходки состоит из пяти частей: четко выраженной головы со ртом и четырех сегментов, каждый их которых имеет по паре ног с коготками. Тело животных покрыто тонкой и гибкой, устойчивой к воздействию кутикулой, которую они сбрасывают по мере роста (линька). Анатомическое строение этих малых животных напоминает строение более крупных. В частности, у тихоходок имеется мозг на дорсальной стороне, маленькие глаза и нервные узлы на вентральной стороне (как у мух). Их пищеварительная система включает рот с острыми стилетами и сосательным расширением глотки для высасывания содержимого клеток других микроскопических животных или растений, кишечник и анус. К счастью, тихоходки не патогенны для человека. Они имеют продольные мышцы и органы выделения.
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.
