Если Земля внезапно пострадает от природного катаклизма, переживет падение астероида или уничтожение озонового слоя, выживет лишь тихоходка . Кто это (или даже что это), не знает большинство людей, поскольку хозяйственная значимость ее нулевая. Хотя организм это преинтересный.
Тихоходка: самое выносливое существо на планете
Это микроскопическое беспозвоночное является самым выносливым и стойким из всех известных животных . Оно может выжить в таких предельных условиях:
- Температура от -20 °C (до 30 лет) до 151 °C (несколько минут). В течение нескольких дней микроорганизм сможет продержаться при -200°C и несколько минут при -272°C;
- Некоторые виды способны выдерживать давление в 1200 раз больше атмосферного. Даже глубины Марианской впадины будут им нипочем;
- Устойчивость к радиации в 1000 раз выше, чем у любого другого биологического вида. Летальная доза поглощенной дозы ионизирующего излучения составляет 5000 грей. Происходит это благодаря специфическому устройству организма, который способен быстро восстанавливать повреждения в ДНК после разрушающего воздействия;
- Научно доказан факт выживания в условиях открытого космоса в течение 10 дней подряд. К этому выводу пришли российские ученый в ходе миссии «Фотон-3» в сентябре 2007 года. Несмотря на то, что в живых осталось лишь 68% экземпляров, многие из них успели произвести жизнеспособные эмбрионы.
Анатомия и морфология существа
Рассмотрим внешние и внутренние особенности «водяного медведя»:
- Размер тела составляет от 0,3 до 0,5 мм, хотя известны «гигантские» разновидности до 1,2 мм в длину;
- Корпус имеет бочкообразную форму и условно разделяется на пять частей: голова, три сегмента тела (по три пары ног) и каудальный сегмент (где находится четвертая пара ног);
- Ноги лишены суставов, но имеют когти (от четырех до восьми каждая);
- Органы дыхания отсутствуют, обмен газов происходит по всем объему тела;
- Глотка переходит в небольшой по размеру пищевод, а тот - в кишечник, который занимает большую часть тела. Он является основным местом переваривания пищи. Выделение, как правило, происходит во время линьки;
- Рот снабжен острыми зубцами для прокалывания растений, водорослей и мелких беспозвоночных. Они теряются во время линьки, затем вырастают новые;
- По достижении зрелости у всех особей сравнивается количество соматических клеток;
- Мозг состоит из нескольких лепестков, создающих билатерально-симметричный рисунок. Прикрепляется он к большому ганглию чуть ниже пищевода. От него исходят отростки брюшной нервной цепи по всей длине тела.
- Некоторые виды имеют сенсорные отростки на поверхности тела, которые позволяют лучше ориентироваться в пространстве.
Где обитает тихоходка?
Ареал данного микроживотного поистине безграничен, что дает возможность назвать его космополитом. Его можно обнаружить в любой точке планеты Земля: от горных вершин до морских глубин и грязевых вулканов, от тропических лесов до Антарктики.
Городские местообитания изучены мало.
Образ жизни и размножение
Присутствует разделение на мужские и женские особи, хотя некоторые виды обладают способностью к размножению без участия противоположного пола (партеногенез).
Эмбриональное развитие в утробе самки не происходит: оно начинается уже после отложения яиц. Не менее чем через 14 дней на свет появляется новый организм.
Молодые особи имеют одинаковое со взрослыми количество клеток. Рост происходит благодаря увеличению в размерах отдельных клеток (гипертрофия), а не из-за деления.
Рацион питания выглядит следующим образом:
- Мельчайшие растительные организмы;
- Бактерии;
- Грибковые споры;
- Простейшие;
- Иногда практикуется каннибализм: более крупные пожирают мелких и слабых.
В большинстве случаев эти существа демонстрируют строгую вегетарианскую диету и поедают преимущественно клетки водорослей.
Список естественных врагов невелик: клещи, личинки насекомых, дождевые черви и хищные грибы. Последние являются особенно опасным противником: они выбрасывают клеточную нить и улавливают несчастную жертву.
Можно ли убить тихоходку?
Ключевым условием для ее выживания является наличие тонкой пленки воды . Отсюда вытекает ахиллесова пята самого выносливого на Земле микроорганизма:
- Исследования показывают, что максимальный период пребывания в состоянии дегидратации составляет около 10 лет. Организм впадает в состояние криптобиоза и выбирается из него в случае улучшения условий существования;
- Однако вечно пребывать в таком состоянии существо не в силах. Именно по этой причине ее нельзя обнаружить в пустынях и прочих засушливых локациях Земли;
- Отсюда вытекает логичный вывод: верный способ убить тихоходку - высушить ее местообитание и поддерживать такие условия десятилетиями .
Ряд лабораторных опытов показал летальное действие некоторых экологических токсинов, особенно триоксида серы . Поэтому эти животные могут быть использованы в качестве биологического индикатора состояния окружающей среды. Летальный исход вызывает и загрязнение мхов тяжелыми металлами (доказано венгерскими учеными).
Это животное является наглядной демонстрацией житейской мудрости «тише едешь - дальше будешь». Пока остальные представители биосферы из кожи вон лезут ради размножения и выживания, этот неприхотливый организм молча созерцает на эту бессмысленную суету. Зовут данное существо тихоходка. Кто это, известно уже почти 250 лет, но люди не перестают удивляться ее выдающимся способностям переносить любые тяготы и невзгоды, выживать практически в любо среде.
Видео о жизни смерти тихоходки в естественно среде
В данном ролике биолог Аркадий Матросов расскажет, про существо, которое невозможно убить, способное перенести любую экологическую катастрофу:
Они выживают до десяти лет без воды, способны выжить при -271°C в жидком гелии и при +100°C в кипятке, выдерживают в 1000 раз большую дозу радиации, чем человек, и даже уже побывали в открытом космосе!
Тихоходка (лат. Tardigrada) - тип микроскопических беспозвоночных, близких к членистоногим. Впервые это животное было описано в 1773 г. немецким пастором И. А. Гёце как kleiner Wasserbär (маленький водяной медведь). В 1777 г. итальянский ученый Ладзаро Спалланцани дал им название il tardigrado, тихоходки, латинизированной формой которого является название Tardigrada (с 1840 г.).
Тело у тихоходок (или их еще называют водяной медведь) имеет размер 0,1-1,5 мм, полупрозрачное, из четырех сегментов и головы. Снабжено 4 парами коротких и толстых ног с 4-8 длинными щетинковидными коготками на конце, причем последняя пара ног направлена назад. Передвигаются тихоходки действительно очень медленно - со скоростью всего 2-3 мм в минуту. Ротовые органы - пара острых стилетов, служащих для прокалывания оболочек клеток водорослей и мхов, которыми тихоходки питаются. Тихоходки имеют пищеварительную, выделительную, нервную и половую системы; однако у них отсутствуют дыхательная и кровеносная системы - дыхание кожное, а роль крови выполняет заполняющая полость тела жидкость.
В настоящее время известно более 900 видов тихоходок (в России - 120 видов.). Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия распространены они повсеместно, от Гималаев (до 6000 м) до морских глубин (ниже 4000 м). Тихоходок находили в горячих источниках, подо льдом (например, на Шпицбергене) и на дне океана. Распространяются они пассивно - ветром, водой, различными животными.
Все тихоходки в некоторой степени являются водными животными. Примерно 10% - морские обитатели, другие встречаются в пресноводных водоёмах, однако большинство населяет моховые и лишайниковые подушки на земле, деревьях, скалах и каменных стенах. Количество тихоходок во мхе может быть очень велико - сотни, даже тысячи особей в 1 г высушенного мха. Питаются тихоходки жидкостями растений и водорослей, на которых обитают. Некоторые виды поедают мелких животных - коловраток, нематод, других тихоходок. В свою очередь служат добычей для клещей и ногохвосток.
Тихоходки привлекли внимание уже первых исследователей своей поразительной выносливостью. При наступлении неблагоприятных условий они способны на годы впадать в состояние анабиоза; а при наступлении благоприятных условий довольно быстро оживать. Выживают тихоходки в основном за счёт т. н. ангидробиоза, высушивания.
При высыхании они втягивают в тело конечности, уменьшаются в объеме и принимают форму бочонка. Поверхность покрывается восковой оболочкой, препятствующей испарению. При анабиозе их метаболизм падает до 0,01 %, а содержание воды способно доходить до 1 % от нормального.
В состоянии анабиоза тихоходки выносят невероятные нагрузки.
* Температура. Выдерживают пребывания в течение 20 мес. в жидком воздухе при -193°C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до -271°С; нагрев до 60-65°С в течение 10 ч и до 100 °C в течение часа.
* Ионизирующее излучение в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген.
* Атмосфера: Оживали после получасового пребывания в вакууме. Довольно долго могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа.
* Давление: При эксперименте японских биофизиков «спящих» тихоходок помещали в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его до 600 МПа (ок. 6000 атмосфер), что почти в 6 раз выше уровня давления в самой низкой точке Марианской впадины. При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом С8F18, - результаты по выживаемости совпадали.
* Влажность: известен случай, когда мох взятый из пустыни спустя приблизительно 120 лет после его иссушения поместили в воду, находящиеся в нём тихоходки ожили и были способны к размножению.
В сентябре 2007, Европейское Космическое агентство отправило несколько особей в космос, на высоту в 160 миль. Некоторые водяные медведи были подвержены только воздействия вакуума, некоторые еще и радиационному, в 1000 раз превышающему фон Земной радиации. Все тихоходки не только выжили, но еще и отложили яйца, успешно размножившись
Эксперименты на орбите показали, что тихоходки - крошечные членистоногие размером от 0,1 до 1,5 миллиметров - способны выживать в открытом космосе. В своей работе, результаты которой опубликованы в журнале Current Biology, биологи из нескольких стран показали, что некоторые тихоходки способны полностью восстанавливать свои жизненные функции и производить жизнеспособное потомство.
В данной работе группа биологов, ведущим из которых был Ингемар Джонссон (Ingemar Jonsson) из Университета Кристианстада, отправила на орбиту Земли два вида тихоходок - Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum. Членистоногие провели на борту российского беспилотного аппарата «Фотон-М3″ 10 дней. Всего в космосе побывало 120 тихоходок, по 60 особей каждого вида. Во время полета одна группа членистоногих, включающая оба вида, находилась в вакууме (была открыта заслонка, отделяющая камеру с тихоходками от открытого космоса), однако была защищена от солнечной радиации специальным экраном. Еще две группы тихоходок провели 10 дней в вакууме и подвергались воздействию ультрафиолета А (длина волны 400 - 315 нанометров) или ультрафиолета В (длина волны 315 - 280 нанометров). Последняя группа членистоногих испытала на себе все «особенности» космического пространства.
Все тихоходки находились в состоянии анабиоза. После 10 дней, проведенных в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию. Большинство животных, подвергшихся облучению ультрафиолетом с длиной волны 280 - 400 нм, выжили и оказались способны к воспроизводству. Особи R. coronifer не смогли пережить полный спектр воздействий (низкая температура, вакуум, ультрафиолет А и В), лишь 12% животных этой группы выжили, все они принадлежали к виду Milnesium tardigradum. Тем не менее, выжившие смогли дать нормальное потомство, хотя их плодовитость оказалась ниже, чем у контрольной группы, находившейся на Земле.
Пока ученые не знают механизмов, которые помогли тихоходкам пережить воздействие жесткого ультрафиолета космического пространства. Излучение такой длины волны вызывает разрывы и мутации ДНК. Вероятно, у тихоходок существуют специальные защитные системы, предохраняющие или быстро ремонтирующие их генетический материал. Понимание того, как живые системы способны защищаться от губительного воздействия космоса, является немаловажным для развития космонавтики и организации космических полетов на дальние расстояния и лунной базы.
В чем же секрет такой живучести тихоходок? Они не только способны достигать состояния, когда их метаболизм практически останавливается, но и поддерживать это состояние годами в любой период их существования.
Вот пример арктического Adorybiotus coronifer в таком замерзшем состоянии:
А вот сезонные изменения этого существа в зависимости от погодных условий (1 – холодная осень и зима; 2 – весна; 3 – активная форма, лето; 4 - линька):
Таким образом, существование тихоходок опровергает теорию, что только тараканы способны пережить ядерный взрыв. Это существо гораздо более живуче, во много раз меньше чем таракан, а также гораздо более милое:)
Их итальянское название «tardigrado» имеет латинское происхождение и означает «медленно передвигающийся». Оно было дано при открытии животных из-за их медленного передвижения. Тихоходки практически прозрачны и в среднем достигают полмиллиметра в длину. Тело тихоходки состоит из пяти частей: четко выраженной головы со ртом и четырех сегментов, каждый их которых имеет по паре ног с коготками. Тело животных покрыто тонкой и гибкой, устойчивой к воздействию кутикулой, которую они сбрасывают по мере роста (линька). Анатомическое строение этих малых животных напоминает строение более крупных. В частности, у тихоходок имеется мозг на дорсальной стороне, маленькие глаза и нервные узлы на вентральной стороне (как у мух). Их пищеварительная система включает рот с острыми стилетами и сосательным расширением глотки для высасывания содержимого клеток других микроскопических животных или растений, кишечник и анус. К счастью, тихоходки не патогенны для человека. Они имеют продольные мышцы и органы выделения.
Одна гонада в виде мешка, расположенная дорсально, отличает самцов, самок и самооплодотворяемых гермафродитов. Некоторые виды состоят только из самок, размножающихся путем партеногенеза, то есть без участия самцов. Благодаря своим малым размерам, для газообмена тихоходкам не требуются дыхательная и кровеносная системы. Жидкость, присутствующая в полости тела, выполняет функции дыхательной и кровеносной систем. Систематически тихоходки весьма близки к членистоногим, в частности, к ракообразным и насекомым, которые также теряют свою кутикулу в процессе роста и насчитывают наибольшее число видов на Земле. Будучи весьма близкими к членистоногим, тихоходки не являются ими. Различные виды тихоходок были обнаружены повсеместно на планете: от полярных областей до экватора, от прибрежных зон1 до глубин океана и даже на вершинах гор. На сегодняшний день описано примерно 1 100 видов тихоходок, которые живут в морях, озерах и реках или в наземной среде обитания. Их количество быстро увеличивается с каждым годом в связи с новыми открытиями и пересмотром существующих видов.
Хотя всем тихоходкам для жизнедеятельности необходима вода, многие виды могут выжить даже при временном отсутствии воды. Таким образом, наибольшее число тихоходок было обнаружено на земле, где они живут во мхах, лишайниках, листьях и влажной почве. Широкое распространение тихоходок на Земле тесно связано с их стратегиями выживания.
Наземные тихоходки могут жить в двух основных состояниях: активном состоянии и криптобиозе2 . В активном состоянии тихоходкам необходима вода, чтобы есть, расти, размножаться, двигаться и осуществлять нормальную деятельность. В состоянии криптобиоза метаболическая деятельность останавливается из-за отсутствия воды. При изменении условий окружающей среды и появлении воды они снова могут вернуться в активное состояние. Такое обратимое приостановление метаболической активности, естественно, сравнивалось со смертью и воскрешением. Наземные тихоходки реагируют на раздражители по-разному в зависимости от источников стресса, и их реакции объединяются общим термином «криптобиоз». Данное состояние может вызываться высушиванием (ангидробиозом), замораживанием (криобиозом), отсутствием кислорода (аноксибиозом) и высокой концентрацией растворенных веществ (осмобиозом).
Ангидробиоз, состояние метаболического покоя вследствие практически полного высушивания, - обычное явление для наземных тихоходок, которые могут входить в данное состояние несколько раз. Чтобы выжить в таком переходном состоянии, тихоходки должны высыхать очень медленно. Трава, мхи и лишайники, населенные наземными тихоходками, содержат многочисленные скопления воды, как губки, которые высыхают крайне медленно. Тихоходки высыхают по мере того, как окружающая их среда теряет воду. Иной возможности спастись у них нет, поскольку тихоходки слишком малы, чтобы бежать. Тихоходка теряет до 97% содержащейся в ней воды и высыхает до образования формы, примерно равной одной трети от своего первоначального размера, называемой «бочонком». Формирование такого «бочонка» происходит по мере того, как животное втягивает ноги и голову в тело для уменьшения его площади. При регидратации росой, дождем или талым снегом тихоходка может вернуться в активное состояние за несколько минут или часов. Эта удивительная способность к выживанию, по всей видимости, является прямой реакцией на быстрые и непредсказуемые изменения наземной микросреды.
У морских тихоходок такие особенности не развиваются, поскольку их среда, как правило, более стабильна. Животное может находиться в состоянии ангидробиоза от нескольких месяцев до двадцати лет, в зависимости от вида, и пережить практически все. Наиболее известной особенностью тихоходки является способность выживать в чрезвычайно экстремальных условиях. В ходе экспериментов обезвоженных тихоходок подвергали воздействию температур в диапазоне от минус 272,95°C, т.е. близких к абсолютному нулю, до +150°C, т.е. температуры в духовке при выпечке торта. После регидратации животные возвращаются в активное состояние. Таким образом, тихоходки, находившиеся в состоянии ангидробиоза в течение нескольких лет при температуре -80°C, выжили. Тихоходки также подвергались воздействию атмосферного давления, в 12 000 раз превышающего нормальное давление, а также воздействию избыточного количества удушающих газов (окись углерода, углекислый газ), и им удавалось вернуться в активное состояние после регидратации. Воздействие ионизирующего излучения, более чем в 1 000 раз превышающее смертельное для человека, не оказало никакого влияния на тихоходок.
В 2007 году тихоходка стала первым животным, пережившим воздействие губительной космической среды. Во время эксперимента, проводимого в космическом аппарате TARDIS, благодаря оборудованию, предоставленному Европейским космическим агентством, тихоходки в состоянии ангидробиоза подвергались непосредственному воздействию солнечной радиации и космического вакуума в ходе миссии российского космического аппарата «Фотон-М3». Во время движения аппарата по орбите на расстоянии 260 км над поверхностью Земли, ученые открыли контейнер, в котором находились тихоходки-«бочонки», тем самым подвергая их воздействию солнца и, в частности, ультрафиолетового излучения. По возвращении на Землю после регидратации животные начали двигаться - они выжили.
Летом 2011 года в ходе эксперимента TARDIKISS, проводимого при поддержке Итальянского космического агентства, тихоходок отправили в космос на Международную космическую станцию (МКС) на космическом шаттле «Индевор» NASA. Тихоходки и их яйца подвергались воздействию ионизирующего излучения и микрогравитации. И вновь, после возвращения животных на Землю, особи вылупились из яиц и животные выжили: ели, росли, линяли и размножались, как если бы вернулись из небольшого приятного круиза по космосу. Какие биологические механизмы сопротивления используют тихоходки для защиты в таких различных стрессовых условиях?
Физиологические и биохимические механизмы тихоходок, обеспечивающие выносливость тихоходок, пока малоизвестны, и на сегодняшний день общепринятое объяснение отсутствует. Однако в последние несколько лет выносливость тихоходок заинтересовала большое количество ученых, которые применяли новые молекулярные и биохимические инструменты в своих исследованиях. Теперь очевидно, что механизмы, лежащие в основе ангидробиоза, могут способствовать выносливости тихоходок в иных стрессовых условиях, при этом используются различные биохимические и физиологические механизмы. Основной механизм включает синтез различных молекул, действующих совместно как биопротекторы: трегалоза, сахар и стрессовые белки, обычно называемые «белки теплового шока».
При обезвоживании потеря значительного количества воды, как правило, приводит к разрушению клеток и тканей и, следовательно, гибели организма. В случае тихоходок, существует взаимосвязь между приобретением устойчивости к обезвоживанию и биосинтезом трегалозы по мере накопления этого сахара тихоходками при обезвоживании. Синтез и накопление трегалозы защищает клетки и ткани тихоходки, заменяя воду, потерянную при обезвоживании. Белки теплового шока, в частности, белок HSP70, вероятно, действуют совместно с трегалозой, защищая крупные молекулы и клеточные мембраны от повреждений, вызванных обезвоживанием. Ионизирующее и ультрафиолетовое излучение разрушает крупные молекулы, такие как ДНК, и приводит к окислительному стрессу, оказывая действие, подобное ускоренному старению.
Именно по этой причине способность тихоходок переживать интенсивное излучение приводит ученых к мысли о том, что животные обладают действенным механизмом репарации ДНК и защитной системой антиоксидантного действия. Растущий интерес ученых к тихоходкам, несомненно, связан с возможностью применения полученных знаний об обезвоживании и механизмах морозостойкости тихоходок к криоконсервации биоматериалов (например, клеток, вакцин, продуктов питания и т.д.). Эти крошечные, невидимые глазу животные могут помочь нам понять основополагающие принципы природы живых систем. Поэтому будьте осторожны, когда идете по траве.
В природе существует уникальное создание, получившее прозвище «водяной медведь». Мало кому известное (за исключение зоологов и специалистов по космосу), знающих людей оно поражает и своим внешним видом, и своей живучестью. Первичное название существо получило за явственную схожесть с леденцовым или плюшевым мишкой. Правда, ног у него шесть, да и «морду» милой назвать трудно, но в остальном прослеживается отчетливо. А «водяной» медведь потому, что является обитателем этой среды и без влаги жить (в прямом смысле этого слова) не может.
История открытия
Есть основания предполагать, что водяные медведи-тихоходки были именно теми существами, которых увидел создатель микроскопа ван Левенгук еще в 1702 году. Однако первым официальным обнаружением этих уникумов является 1773 года, когда их описал германский пастор Гёце. Ошарашенный их внешним видом, он дал им имя kleiner wasserbär, что переводится с немецкого как водяной медведь. Более подробно микроскопические существа были изучены и описаны итальянцем-биологом Ладзаро Спалланцани, и случилось это в 1776 году. Из-за крайне медленной подвижности животных он назвал их il tardigrado, вследствие чего официальным научным именем стал термин Tardigrada, то есть тихоходка.
Строение водяного медведя
Первое, что стоит отметить, когда изучается тихоходка - размер животного. Разновидностей морских медведей насчитывается около 960, и величина их тела варьируется от 0,1 до полутора миллиметров. Даже самую крупную особь рассмотреть без микроскопа весьма затруднительно. Тихоходки входят в класс беспозвоночных, имеют стеклистое, полупрозрачное тело, визуально разбитое на 4 сегмента перетяжками. Из-за наличия хитинового панциря и периодической линьки водяного медведя иногда сравнивают с насекомыми. У большинства разновидностей наличествуют четыре пары конечностей, но одна из самых маленьких «пород», длиной всего в десятую долю миллиметра, является исключением: это шестиног-тихоходка. Каждая лапа заканчивается коготками в количестве 4-6 штук. Последняя пара ног ориентирована назад.
«Лицо» у существа весьма необычно и напоминает пылесборник на пылесосе. Рот снабжен своего рода стилетами, которыми водяной медведь прокалывает оболочку пищи. У этих животных есть нервная, пищеварительная, половая и нервная системы, однако отсутствуют кровеносная и дыхательная. Вместо крови полость всего тела занимает особая жидкость, а дыхание у тихоходок кожное. Они имеют дополнительные в виде пары придатков, и, как ни странно, глаза, в качестве которых выступают пигментные пятна на теле спереди, но не на том месте, которое можно условно назвать головой.
Водяной медведь имеет окрас, зависящий от условий обитания. Оттенок может находиться в цветовом диапазоне оранжевый - алый или оливковый - темно-зеленый.
Тихоходки разнополы, но самцы значительно более редки, чем дамы, поэтому зафиксированы множественные случаи партеногенеза (размножения в отсутствие оплодотворения).
Тихоходки распространены по всему миру от тропиков до полярного круга. Однако, если они могут выбирать, предпочитают влажные лишайники и мхи. Распространение у водяного медведя пассивное: особы перемещаются за счет потоков воды или ветра, а также переносятся на пере птиц и мехе животных.
Особенности питания
Неубиваемое существо
Больше всего водяной медведь заинтересовал ученых своей живучестью. Эти создания способны сохранять свою жизнь и способность к размножению в широчайшем диапазоне температур - от (-273 градуса) до невыносимой жары в +150. Они выживают в агрессивной среде, например, в сероводородной атмосфере. Радиация тоже для них не является непреодолимым барьером для выживания: после облучения ею в дозе 570 тысяч рентген половина водяных медведей осталась в живых. Для справки: смертельным для человека является излучение «всего» в 500 рентген. Причем выжившие тихоходки по-прежнему могли дать (и дали) потомство.
Космическая устойчивость
Более всего научное сообщество заинтересовала способность Tardigrada противостоять условиям космоса. В 2008 году исследовательская группа во главе со шведом-экологом Ингмаром Йонссоном отправила на орбиту вокруг Земли подопытную партию тихоходок. Одна группа была помещена в вакуум, вторая одновременно с этим облучалась радиацией, две были подвергнуты интенсивной обработке ультрафиолетом. Испытуемые в открытом космосе пробыли 10 дней и почти поголовно оказались иссушенными. Однако по возвращении в более благоприятные условия большая часть микроскопических созданий вернулась к жизни, сохранив способность к воспроизводству.
Основа выживания
Способность, благодаря которой водяной медведь может переносить столь широкий спектр неблагоприятных условий - умение впадать в анабиоз путем контролируемого ангидробиоза. Другими словами, тихоходка себя высушивает, оставляя в своем теле ничтожно малое количество воды. Чтобы не утратить и их, тихоходка образует на поверхности тела своего рода восковую оболочку. В высушенном виде у тихоходки активизируются дополнительные защитные функции: молекулы сахара предотвращают расширение клеток, запускается производство антиоксидантов, которые противостоят излучениям и запрещают разрушение ДНК. При поступлении в окружающую среду воды тело тихоходки начинает ее впитывать, и все жизненные функции восстанавливаются.
Естественные враги водяного медведя
Несмотря на всю живучесть, водяной медведь отнюдь не является бессмертным. Успешно противодействуя неблагоприятным внешним фактором, он довольно беспомощен против хищников, которые не прочь им подкрепиться. Помимо собственных сородичей, тихоходки подвергаются атакам коловраток, клещей, ногохвосток, круглых и личинок различных насекомых и речных раков. Часть тихоходок погибает, становясь добычей гифы его переплетаются в петли, в которых, как в ловушке, застряет водяной медведь, после чего грибные нити врастают в него. Кроме того, существуют грибы, чьи споры привлекательны для тихоходок в пищевом плане. Однако, попав в кишечник водяного медведя, споры прорастают, используя животное в качестве питательной среды.
Знакомьтесь, это тихоходки - одни из самых удивительных существ на Земле.
Они не боятся ни высоких, ни низких температур, давления и радиации.
Кипяток и жидкий гелий им тоже не страшен.
Тихоходки могут прожить десять лет без воды и они единственные живые существа на планете, которые спокойно живут и размножаются в вакууме космоса.
Они бы правили планетой, если бы не два НО.
Во-первых, они очень маленькие (от 0,1 до 1,5 миллиметра). А во-вторых, тихоходки очень медленные.
Температура. Выдерживают пребывания в течение 20 мес. в жидком воздухе при -193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до -271°С; нагрев до 60—65°С в течение 10 ч и до 100 °C в течение часа.
Ионизирующее излучение в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген
Атмосфера: Оживали после получасового пребывания в вакууме. Довольно долго могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа.
Давление: При эксперименте японских биофизиков «спящих» тихоходок помещали в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его до 600 МПа (ок. 6000 атмосфер), что почти в 6 раз выше уровня давления в самой низкой точке Марианской впадины. При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом С8F18, — результаты по выживаемости совпадали.
Открытый космос: При эксперименте шведских ученых, тихоходок видов Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum разделили на три группы. Одна из них по прибытии на орбиту оказалась в условиях вакуума и была подвергнута воздействию космической радиации. Другая группа, кроме этого, также подверглась облучению ультрафиолетом А и В (280 - 400 нм). Третья группа животных испытала воздействие полного спектра ультрафиолета (116 - 400 нм). Все тихоходки находились в состоянии анабиоза. После 10 дней, проведенных в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию. Большинство животных, подвергшихся облучению ультрафиолетом с длиной волны 280 - 400 нм, выжили и оказались способны к воспроизводству. Однако ультрафиолетовое облучение оказало критическое воздействие, лишь 12% животных второй группы выжили, все они принадлежали к виду Milnesium tardigradum. Тем не менее, выжившие смогли дать нормальное потомство, хотя их плодовитость оказалась ниже, чем у контрольной группы, находившейся на Земле. Все животные из третьей группы погибли через несколько дней после возвращения на Землю.
Влажность: известен случай, когда мох взятый из пустыни спустя приблизительно 120 лет после его иссушения поместили в воду, находящиеся в нём тихоходки ожили и были способны к размножению.
Текст
Светлана Ястребова
Если на Земле наступит апокалипсис, в живых останутся не люди. К невыносимым условиям могут приспособиться прежде всего бактерии. Они начинали жизнь на Земле, они же её и закончат. Но, быть может, и среди более сложных организмов есть кто-то, способный выжить практически в любых условиях?
Тихоходка - водный обитатель, которому неплохо и без воды
Где живёт: луга, пруды, озёра, пустыни, горячие источники, ледники, морское дно
Где выживет: пустыни, вулканы, ледники, открытый космос
Тардиграды, водяные медведи, тихоходки - это всё они. Для этих родственников насекомых и пауков поговорка «тише едешь - дальше будешь» работает безотказно. Взрослая тихоходка не вырастает крупнее 1,5 мм и чаще всего бывает не больше десятой доли миллиметра длиной. От тех, кто только что вылупился, такие животные отличаются лишь размером: число клеток у них не увеличивается, зато сами клетки растут во все стороны.
Название «водяной медведь» за характерную манеру двигаться дал этим животным Ладзаро Спалланцани - биолог, который опроверг зарождение жизни из неживой материи. И хотя многих, кроме уж самых отъявленных скептиков, его опровержение убедило, возможно, всё пошло бы иначе, если бы он пытался доказать свою правоту с помощью тихоходок. Они хоть и зарождаются, как и все остальные, из яиц, но прекрасно выживают в тех нечеловеческих условиях, которые не могут выдержать инфузории и червячки.
После того как тихоходок стали находить в горячих источниках и на морском дне, учёные задумались, не могут ли эти животные выдержать ещё более неприятные условия. В 1998 году в журнале Annual Review of Physiology вышла статья, где было показано, что тихоходки демонстрируют признаки жизни после 10 лет летаргии в сухом мху. В 2006 другая статья пополнила копилку фактов, рассказав ещё и о том, что один экземпляр из частной коллекции пошевелил лапкой после 120 лет в полной сухости. Однако эксперты усомнились в том, что это было проявление жизнедеятельности, а не зрительная иллюзия.
В том же 1998 году японцы Кунихиро Секи и Масато Тоёсима поместили обезвоженных тихоходок двух видов в микроконтейнеры, которые затем опустили в жидкий перфторуглеводород. Тихоходки 20 минут находились под давлением 600 мегапаскаль - в 6 раз больше, чем на дне Марианской впадины. После того как водяных медведей привели в чувства, оказалось, что 80 % животных одного и 95 % животных другого вида выжили. Все известные бактерии умирают ещё при давлении 200 мегапаскаль.
Однако самые впечатляющие способности тихоходок проявились, когда в 2007 они слетали на околоземную орбиту на биоспутнике Фотон-М3. Там взрослые водяные медведи и их яйца 10 дней провисели в ящичке на наружной стенке спутника без защиты от вакуума, прямого солнечного излучения и температуры открытого космоса (-272 °С). После такого испытания выжили 68 % животных, большинство затем вполне благополучно размножались. Яйца тихоходок, побывавшие в открытом космосе, по жизнеспособности вообще не отличались ото всех остальных. Бактерии, кстати, такой выносливостью не отличаются. А почему так могут тихоходки, пока непонятно.
Антарктический криль - жертва глобального потепления
Где живёт: приполярные воды около Антарктиды
Где выживет: в холодной морской воде (-1,3–3 °C), подо льдом
Ради кого действительно стоит остановить глобальное потепление, так это ради антарктического криля. Эти маленькие рачки длиной не больше мизинца в сумме весят больше, чем любой другой вид животных - 500, если не 700 миллионов тонн. Ими кормятся киты, тюлени, пингвины, альбатросы, рыбы-бородатки и даже кальмары. Сам антарктический криль безобиден для всех, кроме микроскопических водорослей.
В то время как большинство животных любит тепло и плохо себя чувствует, если первый снег выпадет не вовремя, антарктический криль страдает от того, что ему не дают сидеть подо льдом. Три четверти площади, на которой живут эти рачки, на зиму покрывается слоем льда. За счёт глобального потепления (и мы , есть оно или нет) эта зона постоянно сужается. Меж тем, личинкам антарктического криля для продолжения развития в какой-то момент обязательно надо закрепиться в норке или пещерке. Учитывая то, что эти рачки живут не у берегов и не у дна, а в толще воды в открытом океане, поры в ледяных пластах - это единственное, что хоть как-то может им помочь.
Конечно, если конец света пройдёт по сценарию глобального потепления, антарктическому крилю не выжить. Однако в случае ядерной зимы необычным рачкам вполне есть на что надеяться.
Помпейский червь - любитель числа 42
Где живёт: гидротермальные источники в Тихом океане
Где выживет: в морской воде до +50 °C
В отличие от антарктического криля, помпейский червь любит погорячее. Тридцать лет назад, когда это животное только открыли, думали, что червь, сидящий в трубочке у подводной горячей струи, в отличие от жителей злополучных Помпей, выдерживает температуру воды +60 °C и выше. Правда, проверить это в лаборатории было довольно трудно, потому что червь умирал, как только давление воды на него падало ниже определённой цифры.
Полтора года назад помпейского червя всё-таки вытащили из океана, не снижая давления, и поселили в Университете Пьера и Марии Кюри. Там аквариумы с несколькими животными нагрели до +55 °C, после чего все подопытные скоропостижно скончались. Молекулярно-биологические анализы показали, что помпейские черви не выжили бы в этих условиях даже в теории: у них просто нет механизмов защиты от таких температур. Конечно, такую термозащиту этим животным могли бы дать бактерии-симбионты, но их наличие в теле червя-экстремала пока не доказано достоверно.
Исследование продолжили на выживших червях, и его результаты показали, что оптимальная температура воды для этого вида +42 °C. Вот уж для кого 42 действительно ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и всего остального!
У помпейского червя есть одна уловка. Пока его хвост находится в горячей воде, голова высовывается из трубки и попадает в поток с температурой всего +22 °C. Так что, возможно, если нагреть это животное до +60 °C не целиком, а только в районе хвоста, оно вполне сможет выжить. Как бы то ни было, по сочетанию давления и температуры, которое помпейский червь может выдержать, его с чистой совестью можно поместить в список мастеров выживания.
Бракониды - будущие главные убийцы Fallout
Где живёт: все континенты, личинки - в организмах других насекомых
Где выживет: суша при облучении до 1800 Грей
Гриллоблаттиды - ночные альпинисты
Где живёт: ледники на высоте нескольких километров, мох, пространство под камнями в горах
Где выживет: там же
Эмблемой Сибири (а может, и России вообще) вполне мог бы стать гриллоблаттид. Вот только дело в том, что это бескрылое насекомое не так-то просто заметить: оно живёт в горах на поверхности снега и льда в Сибири, Японии и США и очень не любит находиться где-то ещё, погибая даже от того, что его просто держат в руке. К тому же гриллоблаттиды активны в основном ночью. (Их кузены из отряда тараканосверчков, гладиаторы, были открыты совсем недавно - в 2002 году. Они любят куда более тёплые места и встречаются в скалах Намибии и Танзании, где охотятся на других насекомых.)
Гриллоблаттиды лучше всего чувствуют себя при температуре от +1 °С до +4 °C. Если становится холоднее, у них появляется шанс замёрзнуть, поэтому насекомые прячутся под слоем снега или льда. Питаются гриллоблаттиды тем, что найдут, но предпочитают трупы насекомых опавшим листьям или другой растительной пище. Правда, остаётся загадкой, как они находят еду, учитывая то, что никакие другие насекомые на ледниках не живут, да и растительность там явно скудная.
Голый землекоп - человек будущего?
Где живёт: норы в саваннах Восточной Африки
Где выживет: местности с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа в воздухе
К сожалению, наши ближайшие родственники, млекопитающие, хоть и отличаются умом, но устойчивостью к неблагоприятным условиям не блещут. Впрочем, есть одно исключение - маленький сморщенный грызун вида голый землекоп. Каким-то образом он смог достичь практически всех основных целей, которые сейчас стоят перед человечеством, и обошёлся при этом без огромного мозга и развитой цивилизации.
Семья голого землекопа - царство матриархата, но отнюдь не обитель толерантности. Размножаться в группе из нескольких десятков особей может только главная самка и парочка достойных самцов. Голые землекопы не чувствуют боли: они не замечают действие кислоты, и их слизистые не раздражает перец. На зависть медикам и пенсионерам, сердца этих грызунов не стареют, и живут они 30 лет - в 10 раз дольше, чем другие животные такого же размера. Землекопы никогда не болеют раком. К тому же эти зверьки прекрасно подходят для подземных городов будущего: они предпочитают вообще никогда не высовываться из нор на поверхность и переносят без потерь отсутствие кислорода длительностью до получаса. Для сравнения можно сказать, что мозг человека погибает после 5–10 минут кислородного голодания, а необратимые изменения в отдельных областях этого органа начинаются уже на 2–3 минуте такого состояния.
