Маленькие колониальные грызуны, обитающие в разветвленных норах и практически никогда не выходящие на поверхность, обладают множеством необычных способностей. Очередной из них оказался уникальный для животных способ дыхания.
При недостатке кислорода голые землекопы (Heterocephalus glabe) выживают, используя для метаболизма фруктозу. Понимание того, как животным удается этот маневр, может серьезно помочь в лечении пациентов, страдающих от недостатка кислорода при сердечных приступах и инсультах. Международная группа ученых из США, Европы и Южной Африки, сделавшая открытие, сообщила о нем сегодня на страницах журнала Science.
«Это новое, но не последнее замечательное открытие из жизни голых землекопов — холоднокровных млекопитающих, которые живут на несколько десятилетий дольше, чем другие грызуны, очень редко болеют раком и не испытывают многих видов боли», — говорит один из лидеров команды профессор Томас Парк из Университета Иллинойса в Чикаго.
У людей, лабораторных мышей и всех других известных млекопитающих клетки головного мозга умирают, когда у них заканчивается кислород. Но у землекопов есть резервный способ выживания: их клетки мозга начинают «сжигать» фруктозу в анаэробном гликолизе, и этот процесс производит энергию, достаточную, чтобы дотянуть до лучших времен. Ранее считалось, что в живом мире этот вариант метаболизма доступен только растениям.
В новом исследовании биологи заставили голых землекопов продолжительное время находиться в атмосфере с пониженным содержанием кислорода. Надо сказать, что в дикой природе такое случается регулярно колония землекопов — это нора, практически лишенная сообщения с поверхностью и населенная несколькими десятками взрослых особей. Полная изоляция норы может продолжаться годами, при этом ее обитатели никогда и никуда не выходят. Содержание CO2 в норах часто достигает 7–10% при его содержании в атмосферном воздухе 0,03–0,04%. Логично поинтересоваться, как они эту ситуацию переживают и что им в этом помогает.
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.
Во время эксперимента исследователи обнаружили в крови землекопов большое количество фруктозы. И установили, что она всасывается в клетки мозга с помощью фруктозных помп GLUT5, которые у прочих млекопитающих встречаются лишь в клетках кишечника, ответственных за всасывание глюкозы и других моносахаридов.
При 80% углекислого газа в воздухе, что убьет человека за несколько минут, голые землекопы выживают в течение, по крайней мере, пяти часов. Они впадают в анабиоз, уменьшая двигательную активность и резко замедляя пульс и частоту дыхания, чтобы сохранить энергию. В этом состоянии они начинают использовать фруктозу, пока не появится кислород. Голый землекоп — единственное известное на сегодняшний день млекопитающее, использующее анабиоз при кислородном голодании.
«Голый землекоп просто перестроил некоторые из основных блоков метаболизма, чтобы сделать его сверхтолерантным к низкому содержанию кислорода», — отмечает Парк, изучающий этих странных животных уже 18 лет.
Голый землекоп — маленький роющий грызун, ведущий подземный образ жизни. Живет большими, сложно устроенными колониями-семьями, напоминающими колонии коллективных насекомых, вроде муравьев или ос. Помимо характерного внешнего вида выделяется огромной для грызунов продолжительностью жизни (более 32 лет при длине тела 8–10 см), невосприимчивостью к некоторым видам болевых раздражителей и холоднокровностью, почти не болеет раком и совсем не страдает от атеросклероза и деменции.
Источник: NAKED SCIENCE
