Кадр з фільму «Хоббіт: пустище Смауг»
Міжнародна група вчених з'ясувала, що голі землекопи здатні перетворюватися в «рослини», виживаючи в умовах, смертельних для багатьох інших тварин. «Лента.ру» розповідає, як цим дивним ссавців, що нагадує комах, вдається змінювати метаболізм і витримувати безкисневому середу.
Матеріали по темі
Як підземні істоти терплять пекельний біль
Однак гіпоксія, в умовах якої живуть голі землекопи, відповідають за ще одну незвичайну властивість цих тварин. Їх шкіра нечутлива до кислоти і пекучому речовини капсаїцину (міститься в перці). Для чого потрібна подібна адаптація тваринам, які майже ніколи не вибираються на поверхню? Справа в тому, що в підземних ходах накопичується вуглекислий газ. При його розчиненні в воді утворюється вугільна кислота, яка може викликати у гризунів печіння на вологих слизових оболонках. Щоб комфортно існувати в таких умовах, у H.glabe частково втрачається больова чутливість ( «Лента.ру» писала про це).
Голі землекопи можуть тривалий час витримувати високу концентрацію вуглекислого газу. Вони ніяк не реагують, якщо СO2 всередині нори досягає 7-10 відсотків, не намагаються піти в місця, більш насичені киснем; у них немає ознак гіпервентиляції легких і ацидозу тканин. Вони виживають протягом п'яти годин, навіть коли концентрація вуглекислоти становить 80 відсотків (концентрація кисню при цьому - 20 відсотків).
Фото: Thomas Park / UIC
Яким же чином голі землекопи можуть виживати під землею, де так мало кисню? Насправді ці гризуни схожі не тільки на комах, але і на рослини. В умовах дефіциту O2 сліпі ссавці змінюють свій метаболізм, починаючи анаеробно розщеплювати фруктозу. Цей процес виробляє достатньо енергії, необхідної для клітин мозку, і запобігає їх загибель.
Вчені помістили голих землекопів всередину атмосферних камер і відтворили умови гіпоксії. Концентрація кисню становила п'ять відсотків. Підземні гризуни добре себе почували протягом п'яти годин, а звичайні миші (Mus musculus) померли менш ніж за 15 хвилин. Але дослідники на цьому не зупинилися. Вони повністю позбавили камери кисню, в результаті чого миші не витримали і хвилини. Голі землекопи знепритомніли через 30 секунд, але спроби дихати тривали протягом декількох хвилин. Зрештою дихання припинялося, однак варто було перенести їх в кімнатні умови, H.glabe оживали і не проявляли ніяких ознак пошкодження мозку. Гризуни залишалися в живих після 18-хвилинного перебування в повністю безкисневому середовищі.
Фото: Public Domain / Wikimedia
Вчені виявили, що при тривалій гіпоксії в кров тварин надходить велика кількість фруктози і сахарози (дисахарида, який містить фруктозу). Вуглеводи надходять в клітини мозку гризунів за допомогою молекулярних насосів, які до цього виявлялися лише в кишечнику інших ссавців. Фруктоза метаболізується через процес, званий гликолизом, який у звичайній ситуації протікає за участю глюкози.
Однак глюкозу неможливо використовувати через те, що на одному з етапів гліколізу потрібне активне ферменту, званого фосфофруктокинази-1. Його функціонування залежить від енергетичного стан клітини, яке сильно погіршується без кисню. В результаті весь цикл гліколізу зупиняється, і клітина повністю втрачає можливість виробляти енергію, необхідну для життєдіяльності. Фруктоза ж дозволяє обійти цей бар'єр. При цьому утворюється лактат (молочна кислота), і виробництво енергії, хоч і в незначних кількостях, відбувається з великою швидкістю.
За словами дослідників, така здатність переключати метаболізм, щоб вижити в важких умовах, характерна для рослин, але не для ссавців.
Вчені сподіваються, що їх відкриття дозволить розробити нові методи запобігання ушкоджень серцевих тканин через гіпоксію, пов'язаної з ішемічною хворобою серця.