Во всех случаях, когда жизнь на Земле была под угрозой, тихоходкам ничего не угрожало. И вот когда ученые заблокировали цистеин, то тихоходки не смогли перейти в это спасительно для их жизни состояние.
Почти бессмертные: животные, способные пережить человечество
Размеры тихоходок варьируют от 0,1 до 1,5 мм. Это цилиндрические неуклюжие, сравнительно короткие и толстые животные. Три пары бугорковидных ножек сидят по бокам, четвертая пара часто помещается у заднего полюса тела. У некоторых конечности, по-видимому, двучленистые.
На концах ножек выдаются по 2-9 подвижных коготков. Морские виды тихоходок чаще всего бесцветны или окрашены от белого до серого, в то время как у сухопутных и пресноводных форм часто встречаются такие цвета, как красный, желтый, зеленый, розовый, фиолетовый или черный. Пищеварительный тракт сквозной, состоит из длинной трубки, идущей от передней к задней стороне тела.
Разделен на полость рта, глотку, пищевод, среднюю кишку и прямую кишку. Кишечник прямой, образует два трубчатых выпячивания, иногда рассматриваемые как гомологи мальпигиевых сосудов. В короткой прямой кишке, выстланной кутикулой, остатки пищи собираются, возможно, еще раз модифицируются, а затем доставляются во внешний мир через брюшную сторону.
Глотка с трехгранным просветом и открывающейся в нее парой слюнных желез. При попадании в кишечник пища часто окутывается перитрофической мембраной, функция которой заключается в защите чувствительной ткани кишечника от повреждения инородными телами. Bryodelphax nigripunctatus, самец Нервная система состоит из надглоточного ганглия, окологлоточных коннективов и брюшной цепочки из 5 парных ганглиев.
Есть пара маленьких глаз, а также парные чувствительные сосочки, главным образом на переднем и заднем концах тела. Выделительная система. Неудобоваримые остатки, отходы метаболизма или загрязняющие вещества могут быть выделены различными способами.
Во-первых, из эпидермиса многие загрязняющие вещества встраиваются в верхнюю кутикулу, а затем отторгаются вместе с ней во время следующей линьки. Кроме того, слюнные железы во время линьки, по-видимому, выполняют выделительную функцию. Кроме того, кишечник не только поглощает питательные вещества, но и, вероятно, выделяет загрязняющие вещества из полости тела во внутреннее пространство кишечника.
Мускулатура тихоходок представлена отдельными пучками гладких мышц: продольными, поперечными, идущими к конечностям, и др. Половая система. Тихоходки раздельнополы.
Самцы мельче самок и встречаются редко, поэтому возможен партеногенез, то есть размножение самок без оплодотворения. Половые железы непарные, имеют мешковидную форму и лежат над кишечником. Половой проток яйцевод или семяпровод огибает кишечник и открывается в заднюю кишку.
Во время периода размножения у самки созревает от 1 до 35 яиц.
Это безусловный плюс для того, кто хочет пережить ядерную зиму. Дополнительные шансы на выживание скорпионам также придает их нынешняя среда обитания — норы и расщелины. Привыкать к лишениям им не придется. Голый землекоп Ближайшие родственники человека — млекопитающие — отличаются умом, но не способностью к выживанию в экстремальных условиях.
Правда, есть один маленький грызун, который может оказаться исключением. Голый землекоп каким-то образом достиг практически всех основных целей, которые сейчас стоят перед человечеством. При этом он обошелся без огромного мозга. Тем временем его сердце не стареет. А живет землекоп в 10 раз дольше других животных аналогичного размера — 30 лет.
Он никогда не болеет раком и спокойно переносит отсутствие кислорода в течение получаса, в то время как мозг человека погибает спустя 5-10 минут. Человек Не стоит сбрасывать со счетов и человека.
В частности, хотя тихоходка спит, но ее организм вырабатывает вещество дисахарид, которое и защищает клетки от разрушения. Но понятно, что докопаться до сути феномена этого экстремала можно, только разобравшись в его генах. И геном сразу же преподнес сюрпризы. Скажем, он оказался относительно большим для маленького животного и ее положения на древе эволюции: содержит около 215 миллионов нуклеотидов, что примерно в два раза больше, чем у всех остальных родственных беспозвоночных. Но дальше - больше. Пару лет назад ученые, казалось бы, вплотную подобрались к секрету тихоходки. Они утверждали, что около 17 процентов ее генов в ходе эволюции "позаимствованы" у других организмов, в том числе бактерий-экстремофилов. И вполне возможно, именно эти "благоприобретения" позволяют тихоходкам спокойно переносить жизненные передряги.
Поэтому один из важных механизмов устойчивости — это избавление от свободной воды. Тихоходки теряют воду, которая не связана с макромолекулами, переходя в состояние ангидробиоза. Как проходит «жизнь без воды» В результате действия радиации образуется большое количество активных форм кислорода АФК , которые фактически разрывают все клеточные компоненты, что встречаются им на пути. Защиту от АФК можно обеспечить внедрением антиоксидантных противоокислительных механизмов подробнее — в статье «Биомолекулы» [34]. Среди них очень глобально можно выделить две системы защиты. Первая, путем действия различных ферментов, напрямую перехватывает АФК до того момента, как они повредят ту или иную молекулу. Вторая восстанавливает уже последствия действия АФК различными системами репарации, но у нее есть один существенный минус: ее активность зависит от дозы радиации, то есть чем выше доза радиации, тем менее дееспособной такая система становится. Ключевая органелла, которая противодействует АФК, — пероксисома. Она не уникальна для тихоходок — есть у всех эукариот. Участвует пероксисома в большом количестве метаболических, сигнальных и онтогенетических процессов, активно взаимодействует с другими органеллами, особенно с митохондриями.
У пероксисом хорошо развиты защитные механизмы, которые подавляют окислительный стресс и поддерживают окислительно-восстановительный баланс. Образуются пероксисомы либо путем роста, а также асимметричным делением уже существующих органелл, либо способны альтернативно образовываться de novo из эндоплазматического ретикулума [23]. Еще один из механизмов, который помогает переживать стрессовые условия у животных, — работа дисахарида трегалозы, упорядочивающего молекулы в период высыхания. Ученые предположили, что наличие трегалозы в больших количествах должно быть у тихоходок [24]. Ведь она есть у дрожжей, нематод, креветок и других животных, которые обладают устойчивостью к высыханию. Но оказалось, что у тихоходок в организме либо очень низкая концентрация трегалозы, или ее нет вовсе [25]. Исследовав тихоходку Hypsibius dujardini, ученые из США обнаружили группу генов, которые отвечают за производство «внутренне неупорядоченных» белков, которые заменяют всю свободную воду в организме тихоходок на биостекло [26]. Белки эти назвали TDP, расшифровываются они как «специфические для тихоходок и не имеющие четкой вторичной структуры». К ним относятся: цитоплазматические белки, устойчивые к термической денатурации CAHS-белки , секреторные белки, устойчивые к термической денатурации SAHS-белки и митохондриальные белки, устойчивые к термической денатурации MAHS-белки , которые производятся в стрессовых условиях. В момент, когда у тихоходки начинает исчезать вода, включается экспрессия генов, кодирующих TDP рис.
Существует несколько гипотез, как работает биостекло в клетках. Согласно первой, все важные молекулы застревают в биостекле, подобно рыбе, что вмерзла в лед [26]. Согласно второй, биостекло замещает молекулы воды в клетках подобно трегалозе, а когда вода возвращается, то TDP растворяются [25]. Рисунок 12. Упорядочивание клеточных элементов в моменты стресса при помощи TDP Tardigrade intrinsically Disordered Proteins рисунок автора статьи Также у тихоходок были обнаружены белки теплового шока heat shock proteins HSPs , которые работают подобно белкам шаперонам, реконструирующим правильную структуру белка. Нашлись у тихоходок и белки с доменом холодового шока, которые реагируют на холодовый стресс и участвуют в посттранскрипционной регуляции генов, способствуя адаптации к низким температурам. Одним из важных механизмов защиты клеток от гибели является удаление поврежденных молекул. У тихоходок это происходит с помощью убиквитин-опосредованной деградации белка рис. Протеасома, в составе которой есть белок убиквитин, связывается с поврежденной молекулой белка и разрушает ее [27]. Рисунок 13.
Схема убиквитин-опосредованной деградации белка. В первом случае работает протеасома 26S; убиквитинированные белки связываются с регуляторным фрагментом 19S правая часть рисунка. Во втором случае белки расщепляются напрямую протеасомой 20S слева. Исследования Томаса Бутби и Боба Голдштейна показали, что тихоходки получили приблизительно 6000 генов от других организмов, в основном от бактерий, растений, грибов, архей [26]. Но остается вопрос: «Как получили»? Известно, что гены могут передаваться от родителей детям посредством вертикального переноса генов, но это не единственный способ передачи генетической информации. Как утверждалось в работе американских ученых, тихоходки активно используют горизонтальный перенос генов — обмен генетическим материалом между видами. ДНК от других организмов попадает тихоходкам случайно, в момент криптобиоза. Предполагалось, что чужеродная ДНК распадается на части, а попадает в клетку в момент регидратации тихоходки, когда мембрана становится проницаемой. У тихоходок отличные репаративные процессы в клетках, и считалось, что, переходя в активное состояние, организм тихоходки может не только восстанавливать повреждения своей ДНК, но также и встраивать чужеродную ДНК [26].
Опровержения их работе не заставили себя долго ждать. Уже через несколько недель ученые из Эдинбургского университета и Университета Кэйо опубликовали анализ генома Hypsibius dujardin и Ramazzottius varieornatus, в котором опровергли заявление американских ученых об обширном горизонтальном переносе генов [28] , [29] рис. Через некоторое время всех вновь взволновала тема генома Hypsibius dujardini. Сложность изучения этой тихоходки заключалась в том, что она крошечная. Ее тело состоит примерно из 1000 клеток, а размер 220—300 мкм. Была проделана колоссальная работа, и в итоге геном Hypsibius dujardini был получен [12]. Посмотреть сборку генома можно в браузере: ensembl. На этом истории «обширного горизонтального переноса генов» может быть положен конец. Рисунок 14. SOD кодирует фермент супероксиддисмутазу, отвечающую за детоксикацию и подавление действия свободных радикалов.
Интересной находкой стал белок Dsup damage suppressor , название которого расшифровывается как «подавитель повреждений». В 2019 году команда американских ученых объяснила устройство белка Dsup [31]. Белок, подобно «теплому одеялу в холодный вечер», обволакивает молекулу ДНК, таким образом защищая ее от разрушительного действия активных форм кислорода, то есть не дает наследственному аппарату окислиться рис. В структуре белка Dsup были обнаружены интересные области, похожие на те, которые связываются с нуклеосомами HMGN , принимая таким образом участие в регуляции транскрипции, репликации, рекомбинации и репарации ДНК.
Самые живучие на Земле: какие необычные свойства тихоходок используют для развития науки
Жить тихоходки могут практически где угодно, но предпочитают селиться на дне озер, во влажном мхе или иной влажной среде. Тихоходка не бессмертная, поскольку средняя продолжительность жизни ее составляет 200 лет. Либо же произошла делеция генов, и тихоходка выжила, так как в условиях жизни тихоходки они оказались не нужны. На данный момент науке известно о существовании 1000 видов тихоходок, и России живут как минимум 120 из них. Сколько живет тихоходка. 10. Когда у тихоходок достаточно еды и воды для поддержания основных функций, они проживают естественный цикл своей жизни, который редко длится больше 2,5 лет. Ученые выяснили, что тихоходки в ходе эволюции научились приспосабливаться к самым экстремальным условиям.
Всесильные водяные медведи — в чем их секрет?
К ним относятся виды тихоходок, живущие в морских водах, а также самая крупная тихоходка, длина которой составляет 1,5 мм. Жить тихоходки могут практически где угодно, но предпочитают селиться на дне озер, во влажном мхе или иной влажной среде. Жить тихоходки могут практически где угодно, но предпочитают селиться на дне озер, во влажном мхе или иной влажной среде. У тварей есть личный рекорд: японские микробиологи заморозили несколько экземпляров на 30 лет, затем разморозили, вернув к жизни. Тихоходки имеют репутацию самой выносливой и жизнестойкой формы жизни на земле. Тихоходки в среднем живут около 200 лет, из которых они более 10 лет способны обходиться без пищи и питья.
6 интересных фактов о тихоходках — существах способных выживать даже в космосе
Тихоходки всегда живут в воде: в океанах, морях и озерах, но чаще всего в небольших каплях воды – микроводоемах внутри мхов и лишайников. Тихоходок отправляли в открытый космос, откуда многие из них возвращались живыми и даже сравнительно успешно размножались. Речь о знаменитой тихоходке, микроскопическом беспозвоночном размером до 1,5 мм, которое движется со скоростью 2-3 миллиметра в минуту. Ведь понимание механизмов выживания тихоходок может помочь с решением проблемы анабиоза, продления жизни, устойчивости к опасным условиям.
Раскрыт секрет тихоходки: как она выживает при чудовищной радиации
Как говорится, тише едешь — дальше будешь! Тихоходка — уникальное животное, известное тем, что способно жить буквально в любых условиях. Исследователи уверены, что даже самые экстремальные условия на нашей планете не смогли бы уничтожить этих удивительных представителей животного царства. Тихоходка впервые была описана как «маленький водяной медведь» в 1773 году немецким зоологом Иоганном Августом Гёце. Позднее им присвоили латинское название «il tardigrado» Tardigrada , что в переводе означает «тихоходка». Выбранное название не случайно — при своих размерах в 0,1—1,5 миллиметров тихоходки передвигаются действительно медленно — со скоростью около 2 миллиметров в минуту.
Из-за своих крошечных размеров и способности переносить неблагоприятные условия, они распространены во всех областях нашей планеты: от Гималаев, высочайшей горной системы Земли, до морских глубин Уже первые исследователи тихоходок обратили внимание на их поразительную выносливость. Итальянский учёный Ладзаро Спалланцани, присвоивший этим животным латинское название, установил, что при неблагоприятных условиях тихоходки могут впадать на долгие годы в анабиоз, а при благоприятных условиях — быстро оживать.
И совсем не обязательно «воровать» их у бактерий: вы можете просто удвоить уже имеющиеся полезные гены, а потом одна из копий может приобрести новую полезную функцию в процессе естественных мутаций. Но всегда стоит помнить, что генетический багаж сам по себе — сомнительное богатство. Если генов слишком много, на их копирование, починку и обработку содержащейся в них информации тратится слишком много ресурсов, поэтому вторым советом от тихоходок стала бы рекомендация избавиться от лишнего.
Таковым может оказаться даже довольно важный участок генома, если его функции уже дублируются где-то еще: если некоторые белки в пероксисоме органоид клетки, где происходит нейтрализация активных форм кислорода , ответственные за расщепление жирных кислот, имеют функциональных «двойников» в митохондрии энергетической станции клетки , то вы не обязаны тащить за собой дополнительный груз. Мудрые тихоходки Ramazzottius variornatus избавились от набора из пероксисомы. Кроме того, они рискнули, к примеру, потерять белки HIF1A, PHD и VHL, сигнализирующие о наступлении гипоксии нехватки кислорода , и клетка реагирует не на саму гипоксию, а на ее последствия. Так, системы, анализирующие количество энергии и аминокислот, у тихоходок в полном порядке. И, наконец, третьим советом стал бы такой: найдите свою уникальность.
Ученые обнаружили у Ramazzottius variornatus известные у других тихоходок, но не встречающиеся более ни у кого белки, помогающие снизить влияние высоких температур и кодируемые генами семейств CAHS 13 генов и SAHS 16 генов. С помощью зеленого флуоресцентного белка был найден располагающийся в области ядра клеток эмбрионов тихоходок белок, специфично связывающийся с ДНК и очевидно имеющий прямое отношение к ее защите от повреждений поскольку в клетках эмбрионов ДНК интенсивно копируется. Белок был назван Damage suppressor Dsup , и именно его, возможно, больше всего не хватает человеческой клетке для приобретения "сверхспособностей". Кафку сделать былью Предыдущий раздел пропитан гораздо меньшим количеством иронии, чем кажется на первый взгляд.
Ученые уже давно пытаются разгадать секрет живучести тихоходок. Любое другое существо схожих размеров и строения неизменно гибнет там, где выживает тихоходка. Дело в том, что она универсальна. Ей не приходится поколениями вырабатывать механизмы адаптации и менять строение тела, чтобы выживать в подводном гейзере или вечной мерзлоте.
Замораживание и нагрев. Они выживали. Температуру в 100 градусов по Цельсию они выдерживали в течение часа. Тихоходок пытались уничтожить ионизирующим излучением. Доза в 570 тыс. Для сравнения: человек погибает при дозе 500 бэр. Ядовитая атмосфера. Тихоходки научились переносить отсутствие кислорода.
Их помещали в атмосферу из сероводорода и углекислого газа. Там они могли находиться неделями, а по возвращению в естественную среду опять чувствовали себя прекрасно, продолжали есть и размножаться. Японские биофизики провели эксперимент, в котором тихоходок помещали в заполненную водой камеру высокого давления. Постепенно давление доводили до 6000 атмосфер. Некоторые испытуемые погибали, но большинство выживало. По современным данным, тихоходки могут ожить после десяти лет анабиоза, в который они впадают в период засухи. По одной из научных гипотез, в такие периоды даже ДНК тихоходок распадается, но когда влажность нормализуется, целостность ДНК восстанавливается. По этой же теории, в генетический код тихоходки может попасть чужой генетический материал — например, от живущих по соседству более приспособленных организмов.
Таким образом, она вбирает в себя лучшие черты разных видов. Открытый космос. Тихоходок отправляли даже туда. Шведские ученые поместили их на корпусе космической станции, обращенной к солнцу. Вакуум и космическая радиация должны были показать границы выживаемости. Дополнительно часть тихоходок облучали ультрафиолетом. Из тех, кто провел десять дней снаружи корабля, выжили почти все. А вот из тех, кого дополнительно облучали ультрафиолетом, в живых остались немногие.
Стоит добавить, что тихоходки не всегда одинаково живучи. Максимальные результаты они показывают, когда высыхают и впадают в анабиоз. В таком состоянии им не страшны даже длительные космические путешествия. В состоянии анабиоза тихоходки выносят невероятные нагрузки.
Ученые выяснили, что замороженные тихоходки не стареют 19 октября 2022, 13:30 Ученые выяснили, что замороженные тихоходки не стареют 19 октября 2022, 13:30 Тихоходки известны удивительной живучестью, которая позволяет им переносить поистине суровые испытания. Однако теперь исследователи установили , что они могут не только провести несколько лет в замороженном состоянии, но и не состариться. Хотя ко 2-му утверждению надо сделать поправку: срок активной жизни, проведенной за размножением и сбором добычи.
Тихоходки (водяные медведи)
Продолжительность жизни Нормальная продолжительность жизни тихоходок составляет от трех месяцев до 2,5 лет. Пожалуй, единственное, что способно помешать тихоходкам стать доминирующей формой жизни, — это очень маленький размер (не более 1,5 мм в длину) и небольшая продолжительность жизни, как правило, не превышающая 2 года. При сроке жизни 2,5-3 года — тихоходка может жить тысячи лет. Пока тихоходки считались группой неясного систематического положения, а их родственные связи с насекомыми оставались спорными, дать этому факту сколько-нибудь внятную интерпретацию не удавалось.
Как долго живет Тихоходка?
40% от этого количества тихоходки получили от грибов, 38% – от бактерий, 14 % – от других животных, 7% имеют растительное происхождение, а 1% составляет ДНК, полученная от вирусов. Их средняя продолжительность жизни впечатляет: она составляет 3 000-12 000 лет. На данный момент науке известно о существовании 1000 видов тихоходок, и России живут как минимум 120 из них. Жить тихоходки могут практически где угодно, но предпочитают селиться на дне озер, во влажном мхе или иной влажной среде. У живущих во мхах тихоходок, яйца могут переносить высыхание до 7 раз в каждой стадии с последующим пробуждением.