Голые землекопы: грызуны-супергерои рекордно долго выживают без кислорода
Голые землекопы — настоящие супергерои среди лабораторных животных. Несмотря на то, что внешний вид грызунов у многих вызывает отвращение, сами по себе эти животные отличаются набором уникальных способностей: они невероятно устойчивы к боли, почти никогда не заболевают раком и старение слабо сказывается на здоровье их организма. Недавно ученые обнаружили у них еще одно потрясающее свойство: оказалось, что ведущие подземный образ жизни создания могут выжить без кислорода в течение целых 18 минут. Они делают это весьма необычно, по сути переводя организм с потребления одного типа энергии на другой.
Ранее ученые выяснили, что голые землекопы необычайно устойчивы к отравляющему воздействию воздуха, в котором очень мал процент кислорода или, напротив, очень велико содержание углекислого газа. Это неудивительно: землекопы живут в глубоких подземных норах колониями до 300 особей, а потому постоянно страдают от нехватки кислорода. Чтобы узнать, где находится предел возможностей грызунов, Томас Парк, невролог из Университета штата Иллинойс в Чикаго и физиолог Гэри Левин из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка, поместили нескольких голых землекопов и мышей в камеру, в которой полностью отсутствовал кислород. Мыши, как и ожидалось, умерли от удушья уже через минуту. А вот голые землекопы повели себя странно: их сердцебиение замедлилось с 200 до 50 ударов в минуту, и они начали терять сознание. Но даже спустя 18 минут, проведенных в бескислородной среде, они быстро пришли в себя, стоило вынести их на воздух. О своем открытии ученые сообщают на страницах журнала Science.
По мнению ученых, секрет этого «трюка» может заключаться в том, как метаболическая система землекопов усваивает глюкозу. Процесс расщепления сахаров называется гликолиз и требует кислород. Без него в организме копятся побочные продукты, к примеру лактаты, которые ингибируют первые стадии гликолиза и таким образом прекращают производство энергии. Затем ее резервные запасы быстро истощаются, особенно в мозге, и клетки начинают умирать.
В поисках изменения химических процессов в организме землекопов, лишенных кислорода, исследователи обнаружили резко возросший уровень двух сахаров, фруктозы и сахарозы. В сравнении с другими млекопитающими, у грызунов также был отмечен более высокий уровень как молекулы GLUT5, транспортирующей фруктозу в клетки, так и фермента, который превращает фруктозу в форму, участвующую в гликолизе. «Этот механизм позволяет голым землекопам использовать фруктозу в качестве источника энергии в среде с низким содержанием кислорода», резюмирует Левин.
Поскольку фруктоза участвует в более поздних стадиях гликолиза, нежели глюкоза, отсутствие кислорода на нее практически не влияет. Но этот пример в природе уникален, поскольку, по словам ученых, даже рыбы и черепахи, которые могут выживать без кислорода в течение длительного периода, не обладают подобной модификацией обмена веществ. Геран Эрик Нильссон, сравнительный физиолог из Университета Осло, предупреждает, что подобный эволюционный аппарат подойдет далеко не всем: часто роль играют и другие факторы, такие как замедление метаболизма и необычайное снижение температуры тела.
