Голые землекопы, "бессмертные" африканские грызуны, могут переживать до 20 минут полного лишения кислорода благодаря способности их клеток использовать чистую фруктозу для обеспечения себя энергией, что роднит их с растениями, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

Голый землекоп"Нам первыми удалось показать, что, по крайней мере, одно млекопитающее может переключаться с глюкозного метаболизма на фруктозу при недостатке кислорода. Наш мозг и другие органы необратимо повреждаются через пару минут после остановки сердца или инсульта. Так как ДНК мышей и голых землекопов на 94% идентична, вполне возможно, что мы сможем "позаимствовать" этот необычный метаболизм в будущем", — заявил Гэри Левин (Gary Lewin) из Центра молекулярной медицины в Берлине (Германия).

Голый землекоп (Heterocephalus glaber) — уникальное млекопитающее, обладающее множеством удивительных свойств. Этот безволосый подземный грызун размером с мышь и весом 30-50 грамм обитает в восточной Африке. В 1970-е годы ученые обнаружили, что эти существа живут необычайно долго для своего размера и не подвержены раковым заболеваниям. Кроме того, землекопы практически не чувствуют боли и не реагируют на раздражение кожи кислотами.

Землекопы образуют подземные колонии из нескольких десятков особей, которые возглавляет самка — "царица", единственная особь, производящая потомство в колонии. Все остальные члены колонии остаются на положении рабочих и не участвуют в размножении, так как их половые органы не способны производить потомство. Такая социальная структура — обычное дело у пчел и муравьев, но редчайший случай у млекопитающих.

Как рассказывает Левин, у землекопов есть еще одна "суперспособность" – они спокойно переносят недостаток кислорода и выживают даже в тех случаях, когда их полностью лишают доступа к кислороду на протяжении 18-20 минут. По словам биолога, даже по прошествии этого времени землекопы не испытывают никаких проблем со здоровьем и в их организме не происходит массовой гибели клеток.

То, зачем им нужно такое умение, не является тайной – землекопы живут в узких и "перенаселенных" тоннелях и лабиринтах, где концентрация кислорода всегда ниже нормы. С другой стороны, то, как именно им удается выживать в таких условиях, не было известно и оставалось предметом споров среди ученых.

Левин и его коллеги решили раскрыть эту тайну, поместив нескольких землекопов из берлинской колонии этих грызунов в специальные клетки, где концентрацией кислорода можно было гибко управлять, и проследили за тем, как менялась работа их организма при понижении доли О₂ в воздухе до нуля и ее возвращении к нормальным значениям.

Оказалось, что землекопы используют несколько приемов для защиты от недостатка кислорода. Во-первых, скорость их метаболизма понижается при нехватке О₂, и со временем, примерно через пять часов после его падения до смертельных для человека значений, эти грызуны впадают в анабиоз.

Во-вторых, землекопы в очередной раз оказались самыми уникальными животными на Земле. Как выяснили ученые, в клетках из мозга и всех остальных органов этих грызунов присутствует особый набор ферментов, позволяющий им питаться не глюкозой, а фруктозой. Разложение фруктозы, в отличие от глюкозы, не требует кислорода, что позволяет клеткам выживать более часа, переключаясь на альтернативный источник пищи.

Что интересно, у других млекопитающих только клетки печени и кишечника могут поглощать глюкозу, а другие органы и ткани не имеют такой способности. В этом отношении голые землекопы гораздо ближе к растениям, чем к животным, так как разложение фруктозы является одним из главных способов извлечения энергии из питательных веществ для представителей флоры. Соответственно, можно говорить, что землекоп временно превращается в "растение", пытаясь выжить при недостатке кислорода.

Источник: РИА Новости

Капские голые землекопы, грызуны, победившие смерть, почти не чувствуют боли по той причине, что их ген, отвечающий за "включение" болевых рецепторов, отличается по своей структуре всего на одну букву от аналогичных генов человека и других млекопитающих, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Reports.

Капский голый землекоп (Heterocephalus glaber)"Эти животные живут под землей в пустынях, и им приходится прикладывать массу усилий для того, чтобы добыть пищу. У них самая низкая скорость метаболизма среди всех млекопитающих. Можно сказать, что эволюция отключила в их организме все, что не является критически важным для выживания, в том числе и "лишние" рецепторы на нейронах", — заявил Гэри Льюин (Gari Lewin) из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка в Берлине (Германия).

Голый землекоп (Heterocephalus glaber) — уникальное млекопитающее, обладающее множеством удивительных свойств. Этот безволосый подземный грызун размером с мышь и весом 30-50 граммов обитает в восточной Африке. В 1970-е годы ученые обнаружили, что эти существа живут необычайно долго для своего размера и не подвержены раковым заболеваниям. Кроме того, землекопы практически не чувствуют боли и не реагируют на раздражение кожи кислотами.

Капский голый землекоп (Heterocephalus glaber)Дельбрюк и его коллеги поняли, почему землекопы почти не ощущают боли, изучив структуру тех генов и связанных с ними белков, которые отвечают за распознавание раздражителей и передачу болевых сигналов.

Как рассказывают ученые, тело человека и других животных становится гиперчувствительным к прикосновениям, теплу и другим раздражителям в том случае, если какая-то его часть испытывает боль. Это связано с тем, что система "распознавания боли" в нашем организме состоит из двух компонентов – генов и белков TRPV1 и TrkA.

Первый ген непосредственно связан с распознаванием и передачей болевых ощущений в мозг, и он, как показали опыты научной команды Дельбрюка, в рамках которых ученые пересадили "землекопскую" версию TRPV1 в клетки мыши, не отличается от того, как выглядит и как он устроен от аналогичной части ДНК других грызунов.

В свою очередь, ген TrkA является своеобразным ограничителем работы TRPV1. Он следит за наличием в окрестностях клетки молекул гормона NGF, свидетельствующего о начале воспаления и повреждении ткани. При появлении большого числа молекул NGF данный белок заставляет TRPV1 вести себя активнее, что усиливает болевые сигналы, которые нейроны с этими рецепторами посылают в мозг животного.

Как оказалось, структура данного гена и белка у голых землекопов ненамного, но отличается от того, как он устроен у мышей и 26 других видов млекопитающих. Замена всего одной аминокислоты привела к тому, что TrkA крайне слабо усиливает активность TRPV1 при появлении признаков боли, так как для его включения требуется в 10 раз больше молекул гормона, чем для "нормальной" версии этого белка. Это, как считают авторы статьи, и является секретом того, почему землекопы не чувствуют ожогов и слабо ощущают боль в целом.

Подобное предположение нашло подтверждение в экспериментах – когда Дельбрюк и его коллеги "пересадили" в клетки мышей ту версию гена TrkA, которой обладают землекопы, они тоже стали нечувствительными к боли. Схожие опыты по пересадке TrkA и других генов в организм живых мышей, как надеются авторы статьи, помогут нам раскрыть и другие секреты землекопов, в том числе и их долголетие.

Источник: РИА Новости

Голые землекопы, необычно долгоживущие грызуны, периодически поедают свои собственные испражнения и фекалии "альфа-самки" по той причине, что они содержат в себе гормональные "инструкции", помогающие им ухаживать за потомством королевы колонии, заявили японские ученые на встрече Общества нейрофизиологов в Чикаго.

Голый землекоп (Heterocephalus glaber)Голый землекоп (Heterocephalus glaber) — уникальное млекопитающее, обладающее множеством удивительных свойств. Этот безволосый подземный грызун размером с мышь и весом 30-50 граммов обитает в восточной Африке. В 1970-е годы ученые обнаружили, что эти существа живут необычайно долго для своего размера и не подвержены раковым заболеваниям. Кроме того, землекопы практически не чувствуют боли и не реагируют на раздражение кожи кислотами.

Землекопы образуют подземные колонии из нескольких десятков особей, которые возглавляет самка — "царица", единственная особь, производящая потомство в колонии. Все остальные члены колонии остаются на положении рабочих и не участвуют в размножении, так как их половые органы не способны производить потомство. Такая социальная структура — обычное дело у пчел и муравьев, но редчайший случай у млекопитающих.

Группа нейрофизиологов под руководством Акиюки Ватараи (Akiyuki Watarai) нашли объяснение еще одной необычной черте землекопов – их тенденции поедать свои собственные и чужие экскременты – пытаясь раскрыть секрет того, как "царица" заставляет своих подчиненных ухаживать за своим потомством.

Для этого ученые приобрели несколько самок и пару десятков рабочих особей Heterocephalus glaber и попытались вызвать у последних материнскую реакцию, проигрывая записи тех звуков, которые издают недавно родившиеся детеныши голых землекопов.

Эти опыты раскрыли необычный феномен – "бесполые" самки чаще обращали внимание на позывные крики детенышей только в тех колониях, где недавно родила королева. Проанализировав состав образов их кала и мочи, биологи нашли еще одну странную вещь – они содержали в себе молекулы эстрогена, женского полового гормона, который в принципе не синтезируется в организме рабочих особей.

Это натолкнуло ученых на мысль о том, что источником гормонов могла выступать только сама королева "улья". В этот момент Ватараи и его коллеги вспомнили о необычной склонности землекопов к копрофагии, которая, как они предположили, могла служить механизмом передачи этих гормональных "команд".

Биологи проверили эту гипотезу, переложив часть экскрементов от недавно родившей самки в те вольеры, где жили землекопы, чья королева давно не производила на свет потомство. Как показал этот эксперимент, после этого рабочие особи начали обращать большие внимания на призывной писк детенышей, а уровень эстрогена в их выделениях заметно вырос.

Как полагают исследователи, столь необычная система передачи гормонов развилась у землекопов по той причине, что они живут в крайне бедной ресурсами области Африки, где организму животных необходимо экономить на всем, чтобы выжить. Подобная форма копрофагии помогает доминирующим самкам, по мнению авторов доклада, экономить на производстве феромонов и других способов передачи гормональных "инструкций" подчиненным особям..

Источник: РИА Новости

Учёные давно пытаются разгадать загадку голых землекопов: эти не слишком приятные на вид грызуны живут на удивление долго, до 30 лет, почти не болеют и обладают поразительной защитой от рака. Высказывались предположения, что у землекопов есть специальный механизм, который не позволяет их клеткам сливаться в опухоль, и что от рака грызунов защищает слишком активная программа апоптоза (последнее, правда, проверяли не на самих землекопах, а на родственных им слепышах).

В новой статье, вышедшей в журнале PNAS, учёные из Рочестерского университета (США), которые как раз и являются авторами двух упомянутых работ, сообщают ещё об одном механизме, который, по их мнению, может лежать в основе долгожительства и онкоустойчивости землекопов.

Секрет продолжительности жизни землекопов, вероятно, кроется в их особо точных рибосомах. (Фото knittingskwerlgurl.) Изучая рибосомы этих грызунов, Вера Горбунова, Андрей Селуанов и их коллеги обнаружили, что одна из рибосомальных РНК у землекопов расщеплена на две части. Известно, что рибосома представляет собой сложный РНК-белковый комплекс, в котором рРНК служит как бы платформой, на которой происходит сборка рибосомных белков. Конечная форма рибосомы и её функционирование зависят от взаимодействия между белками и рРНК. 

Рибосомы состоят из двух субчастиц, объединяющихся на мРНК, чтобы начать синтез полипептидной цепи. Большая субчастица у эукариот включает в себя несколько рРНК, называемых 28S, 5S и 5,8S рРНК, где коэффициент перед S (коэффициент седиментации) соответствует величине молекулы. Оказалось, что самая большая рРНК — 28S — у землекопов представлена не одной целой молекулой, а двумя кусками, большим и поменьше. В молекуле 28S рРНК у землекопов есть две точки разрыва, и фрагмент, лежащий между ними, просто исчезает из рибосомы. И это, по-видимому, уникальная для этих животных черта.

Исследователи взялись проверить, как эта особенность рРНК сказывается на работе землекопьих рибосом. Несмотря на потерю в рРНК, рибосомы землекопов остаются функциональными и при этом демонстрируют большую точность в синтезе белка. Во время синтеза у рибосомы действует механизм, который позволяет ей определить, правильная ли аминокислота поступила в сборочный центр, соответствует ли она триплету в мРНК и можно ли эту аминокислоту включать в полипептидную цепь. Как и у всякого исправительного механизма, у рибосомной корректировки есть своя погрешность, и иногда в белковую молекулу включаются неправильные аминокислоты. Когда же учёные сравнили точность работы рибосомы в фибробластах землекопов и в фибробластах мыши, оказалось, что в клетках землекопов рибосомы действуют в 40 раз точнее при той же скорости синтеза. 

Белок с погрешностью может сразу же отправиться в утиль, но может и задержаться в клетке и включиться в какой-нибудь процесс. В зависимости от того, что это за белок и какую ошибку он в себе несёт, последствия могут быть самыми разными. Поэтому вполне возможно, что и своей долгой жизнью, и устойчивостью к раку голые землекопы обязаны «дефектной» рибосомной РНК, которая позволяет им точнее синтезировать белки.

Впрочем, сами исследователи пока не знают, как именно модификация рРНК делает рибосомы более точными; в дополнительной проверке нуждается и предположение, что именно от этого зависят легендарная продолжительность жизни и онкоустойчивость голых землекопов.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Что будет, если вдруг в результате катастрофы все люди исчезнут с лица Земли? Сможет ли кто-нибудь из животных создать хоть что-то вроде цивилизации? Скорее всего, да. На это способны забавные роющие грызуны, которых называют землекопы. Доказано, что уровень организации их сообществ не ниже, а даже выше, чем таковой у человека.

Традиционно считается, что люди смогли преуспеть как вид отчасти еще и потому, что у них эволюционно сложилась самая прогрессивная форма социальной организации среди млекопитающих. Проще говоря, давным-давно наши предки смогли создать наиболее устойчивое общество. Однако это не так. На самом деле, среди млекопитающих есть виды, обладающие более прогрессивной формой социальной организации. Это два вида грызунов, голый (Heterocephalus glaber) и дамарский (Cryptomys damarensis) землекопы. У этих общественных животных наблюдается настоящая эусоциальность, которая считается самой высшей формой общественной организации среди животных.

Напомню, что эусоциальность — это такой тип общества, где имеется репродуктивное разделение труда между плодовитыми матками и стерильными рабочими особями, совместное выращивание потомства и четкое разделение труда между представителями разных групп (каст). Подобная организация сообщества весьма распространена среди насекомых из группы перепончатокрылых (осы, пчелы, муравьи) и термитов. Долгое время считалось, что среди млекопитающих эусоциальность не развита. Однако исследования, сделанные в конце прошлого столетия, опровергли это заблуждение.

Лучше всего известен образ жизни голых землекопов, которые обитают в сухих саваннах и полупустынях Кении, Эфиопии и Сомали. Эти небольшие забавные зверьки (длина тела — 8-10 сантиметров, хвоста — 3-4 сантиметра, вес — 30-35 граммов) получили свое название за то, что их волосяной покров практически полностью редуцировался. Густые волоски растут только между пальцами лап, увеличивая их поверхность, что помогает зверькам копать. Хотя эти подземные животные при прокладке тоннелей чаще пользуются не лапами, а зубами — их большие, выступающие резцы сзади изолированы выростами губ, благодаря чему земля во время работы не попадает в ротовую полость. Интересно, что около 25 процентов всей мышечной массы этих грызунов приходится именно на мышцы челюстей (у человека такая доля приходится на мышцы ног).

Голые землекопы достаточно скрытны, на поверхность земли, как правило, не выходят. Впрочем, им это и не зачем — ведь они питаются подземными частями растений, в том числе сочными клубнями и луковицами. Именно поэтому они иногда наносят значительный ущерб сельскому хозяйству стран Африки, уничтожая посевы батата и ямса.

Запасы еды эти хозяйственные зверьки хранят в специальных подземных кладовых, где они, как это ни странно, даже в жарком африканском климате достаточно долго не портятся. А вот воду они совсем не пьют, получая ее вместе с пищей. Наблюдения за землекопами, живущими в неволе, показали, что, вообще-то, эти зверьки легко осваивают новые корма и весьма непривередливы.

Все свободное от еды и сна время эти зверьки заняты сооружением подземных ходов. Общая длина туннелей, занимаемых одной колонией, может достигать трех-пяти километров, а при их сооружении на поверхность выбрасывается до пяти тонн земли! Обычный диаметр туннеля составляет примерно четыре-шесть сантиметра. Они проходят на глубине до двух метров, соединяя гнездовые камеры, уборные (у землекопов это отдельные камеры) и кормовые участки.

Сами понимаете, что рытье туннелей — занятие коллективное. Как правило, эта работа начинается сразу после дождей, когда почва становится более мягкой. Опытная рабочая особь (проходчик), идущая впереди, вгрызается резцами в твердую почву, которая затем отгребается к выходу из туннелей по "живому конвейеру" — цепочке из пяти-шести животных. Периодически переднего рабочего подменяет один из задних. Было замечено, что в процессе работы старые землекопы обучают молодых всем приемам прокладки ходов, которые знают сами.

Голые землекопы живут подземными колониями из 70-80 особей, хотя наблюдались колонии численностью до 300 особей. Во главе подобной "семьи" находится единственная самка-производительница (королева), которая спаривается только с двумя-тремя фертильными (способными к размножению) самцами. Все остальные члены колонии, как самки, так и самцы, являются рабочими особями. Интересно, что физиологически они способны к размножению, однако не участвуют в нем, пока находятся в колонии (у большинства это продолжается всю жизнь).

Было отмечено, что королева всячески подавляет данную способность у членов других каст, причем делает это разными способами. Она может выделять особые вещества (феромоны), которые блокируют половое поведение рабочих, а также время от времени издает специальный высокочастотный свист, ввергающий рабочих в состояние стресса (как мы знаем, в таких условиях грызуны размножаться не могут). Подобные механизмы репродуктивного контроля свойственны пчелам и многим муравьям (у них химические способы также сочетаются с акустическими.

Тем не менее, если королева умирает, то несколько наиболее крупных и агрессивных рабочих самок вступают в яростную борьбу за "престол". Победительница убивает всехсвоих соперниц, после чего ее тело изменяется — она заметно увеличивается в размерах, это происходит за счет увеличения расстояния между позвонками. С этого времени она занята лишь любовными утехами и выкармливанием потомства, поскольку в отличие от насекомых, у эусоциальных млекопитающих королева не может поручить это стерильным особям. Впрочем, у некоторых примитивных муравьев царица, даже после появления первых рабочих, все равно принимает участие в выкармливании молоди.

Интересно, что каждый раз королева рожает от 12 до 27 детенышей (кстати, максимальное число среди млекопитающих), тогда как сосков у нее всего 12. Однако никто из молодняка не умирает от голода! Недавние исследования, проведенные американскими зоологами, показали, что молока у королевы очень много, поэтому детеныши могут кормиться по очереди. Таким образом, у голых землекопов основа социального поведения закладывается еще в раннем возрасте. Плодовитость королев огромна — в одном случае за 12 лет глава колонии родила 900 детенышей, и все выжили!

Функции рабочих особей напрямую зависят от их размера. Как правило, мелкие являются проходчиками и относчиками земли, а крупные — солдатами, защищающими гнезда от змей и мелких подземных хищников из семейства куньих. Однако четкой привязанности к касте у них нет (это свойственно также пчелам и большинству видов муравьев), поэтому иногда встречаются и крупные рабочие, а также мелкие солдаты.

У дамарского землекопа (он обитает на юге Африки и, в отличие от голого, весь покрыт шерстью) также было отмечено наличие "нерегулярных" рабочих. Они составляют 25-40 процентов от общей численности колонии, но выполняют только пять процентов общей работы. Зачем же семье нужны подобные "лентяи"? Оказывается, после дождей, когда земля становится мягкой, эти рабочие начинают трудиться с удвоенной интенсивностью, и благодаря этому территория проживания семьи существенно увеличивается (подобное, кстати, отмечено и у многих видов муравьев). На тех же "нерегулярных" рабочих, которые, роя туннели, уходят очень далеко, перестает действовать репродуктивный контроль королевы, и они основывают новые колонии, становясь нормальными самцами и самками. Предполагается, что подобный феномен есть и у голых землекопов.

Интересно, что землекопы являются достаточно устойчивыми к различным неблагоприятным явлениям. Смертельный уровень радиации, который они могут выдержать превышает таковой у человека в 50 раз! Клетки кожи голого землекопа лишены нейротрансмиттера (вещества, передающего сигналы), известного как "вещество P", которое отвечает за передачу болевых импульсов в центральную нервную систему. Поэтому голые землекопы не чувствуют порезов и ожогов.

Также установлено, что эти зверьки не подвержены образованию раковых опухолей, благодаря защитному механизму, контролирующему рост клеток. Это является одной из причин столь рекордной для грызунов продолжительности жизни (королевы живут около 26 лет, рабочие — в среднем 20). При этом землекоп не дряхлеет подобно нам — с момента наступления половой зрелости и до самой смерти физиологически его организм не изменяется.

Правда, в отличие от большинства млекопитающих эти зверьки не способны поддерживать постоянную температуру тела, она колеблется у них в пределах десяти градусов в зависимости от температуры окружающей среды. Впрочем, во время холодов они научились замедлять потерю тепла, собираясь большими группами в нижних помещениях. Зато такая "холоднокровность" привела к тому, что обмен веществ у них более медленный, чем у остальных млекопитающих. Она позволяет землекопам выживать в подземных туннелях при очень низком уровне кислорода.

Землекопы также могут выдерживать высокие концентрации СО₂ в воздухе — до десяти процентов. Для людей такое большое количество углекислого газа чрезвычайно вредно, оно вызывает удушье, жжение век и дыхательных путей. А вот землекопы в такой ситуации даже ничего не замечают. Недавние исследования показали, что нейроны этих животных способны полностью восстановить свою функцию после более чем получасового кислородного голодания. Это является рекордом для млекопитающих (предел человека — четыре минуты).

Теперь, я думаю, вы прекрасно понимаете, кто сменит человечество на Земле, если оно погибнет в результате какого-нибудь стихийного бедствия. Это будут землекопы! Их физиология позволит им выжить и при ядерной катастрофе, и при глобальном потеплении, и при других несчастьях. А эусоциальность может подвигнуть этих зверьков на создание цивилизации.

Несмотря на то, что сейчас уровень развития общества землекопов соответствует таковому у человека в эпоху собирательства, это не значит, что в дальнейшем они не могут освоить другие формы хозяйственной деятельности. Примитивные муравьи, как мы знаем, тоже занимаются лишь собирательством, а высокоразвитые разводят грибы в теплицах (земледелие) и тлей на растениях (скотоводство). У низших муравьев формой "государственного строя" является абсолютная родовая монархия (как и у землекопов), а у высших возможно рабовладение и даже демократия! Так что и землекопы в перспективе могут выработать подобные формы общественного устройства.

Что касается разумного поведения, то сейчас землекопы не могут им похвастаться. Но первые обезьяны, появившиеся около 40 миллионов лет назад, тоже не были разумными! В то же время, то, что у землекопов присутствует элемент обучения, говорит о том, что у этих зверьков возможна эволюция в "сторону разума". Просто для того, чтобы стать разумными, им потребуется время. И следует заметить, его-то у них вполне достаточно.

Источник: Pravda.ru