Мы сотни лет тщетно боремся над рецептом долголетия.


Через 3 месяца эта лягушка оживет. А сейчас - биологически это не живой организм

А у некоторых земных существ биология распорядилась не как у простых смертных: они замерзают до твёрдости льда, высыхают в хрупкий комок, переносят дозы радиации, убивающие слона, проводят десять дней в открытом космосе — а потом берут и оживают.

И помогает им в этом только химия, эволюция и три миллиарда лет проб и ошибок.


Три главных - но не единственных - героя сегодняшней статьи. Каждый из них умеет буквально возрождаться из небытия.

Все эти животные представляют огромную ценность для науки, ведь они, буквально, научились обманывать смерть. И, возможно, что-то из их способов, выработанных в ходе эволюции, подойдет и нам - люди регулярно заимствуют из живой природы идеи и схемы новых лекарств.

Восемь лап и вечность

Тихоходки существуют уже 600 миллионов лет. Это дольше, чем динозавры, дольше, чем большинство типов животных, известных науке. За это время идентифицировано более тысячи видов — и все они объединены одной суперспособностью: умением входить в криптобиоз, состояние почти полной остановки жизни.



При высыхании тихоходка сворачивается в микроскопическую бочку и теряет более 97% воды. Метаболизм падает практически до нуля. В таком состоянии она выживает при температурах от минус 170 до плюс 106 градусов Цельсия, при давлении в тысячи атмосфер и при уровнях радиации, в тысячу раз превышающих смертельные дозы для человека.

Последнее особенно поразительно. Тихоходки не застрахованы от повреждений ДНК — радиация рвёт их геном точно так же, как чужой. Просто они умеют собирать его обратно. Исследователи из Университета Северной Каролины обнаружили, что под действием радиации тихоходки буквально увеличивают количество копий генов, отвечающих за ремонт ДНК, до тех пор, пока эти гены не становятся доминирующими во всём геноме. Инженеры знают этот приём под другим названием — резервирование.

В 2007 году Европейское космическое агентство решило проверить предел этих способностей. Тихоходок поместили на борт российского спутника FOTON-M3 и выставили в открытый космос без капсулы и без защиты. Вакуум, температура от минус 170 до плюс 140 градусов, полный спектр ультрафиолетового и космического излучения. И так все десять дней.

Вернулись живыми более 68% из них. При этом репродуктивные способности сохранились. Самки отложили яйца. Яйца оказались жизнеспособными.



Выяснилось, что главный убийца в открытом космосе для тихоходки — не вакуум и не радиация, а именно ультрафиолет: с УФ-фильтром выжило более 80%. Это, если задуматься, означает, что тихоходки теоретически способны пережить путешествие с одной планеты на другую, прикрепившись к метеориту.

Ну и в конце этой главы - фотогалерея про тихоходок, которые осваивают другие планеты. Нарисовал с помощью Nano Banana.






Лягушка, которую убивает зима. И воскресает весна

Тихоходки — существа микроскопические. Наблюдать их воскрешение невооружённым глазом невозможно. Совсем другое дело — лесная лягушка Rana sylvatica, обитающая в лесах северо-восточной Северной Америки.



Каждую осень, когда температура падает ниже нуля, эта лягушка ищет убежище под опавшей листвой и замерзает. Не впадает в спячку. Именно замерзает. До 70% воды в её теле превращается в лёд, покрывая сердце, лёгкие и кровеносные сосуды сплошным слоем кристаллов.

Сердце останавливается. Пульс, который летом составляет более 60 ударов в минуту, сначала замедляется до одного удара за несколько минут, а потом исчезает полностью. На электрокардиографе — прямая линия.



Замёрзшая лесная лягушка биологически неотличима от мёртвой.

Спасает её печень. В момент первых морозов она начинает экстренно выбрасывать в кровь глюкозу — в количествах, которые убили бы любое другое животное. Концентрация сахара в крови лягушки вырастает более чем в 300 раз по сравнению с летними показателями. Эта сверхсладкая кровь — криопротектант: она снижает температуру замерзания жидкостей внутри клеток и не даёт кристаллам льда разрушить клеточные мембраны. Лёд образуется только в межклеточном пространстве, внутри клеток остаётся жидкость. Дополнительно включается синтез специального ледяного белка, который не даёт кристаллам достигать опасного размера.



Весной лягушка оттаивает. Несколько часов, и лягушка встряхивается, уже прыгает и ловит мух, как будто ничего не было.

Учёные, которые размораживали лесных лягушек в лаборатории, наблюдали буквально: прямая линия на кардиографе — и вот сердце снова бьётся. Органы восстанавливали функцию без каких-либо остаточных последствий.

Роза, которая превращается в труху



Selaginella lepidophylla — не настоящая роза, хотя народное название «иерихонская роза» за ней закрепилось намертво. Это небольшой папоротник, растущий в пустынях Мексики и юго-запада США. В засушливый сезон он высыхает настолько полно, что теряет до 97% воды в тканях и превращается в хрупкий коричневый комок — добавьте воды, и через несколько часов из этой трухи раскрывается живое зелёное растение. Этот цикл можно повторить сотни раз.

Хлоропласты, законсервированные при высыхании, возобновляют фотосинтез в течение нескольких часов после того, как появилась вода.



Молекулярный секрет — специальные сахара и белки, которые при высыхании заменяют воду в клетках и сохраняют трёхмерную структуру критически важных молекул. Клетки не разрушаются. Они просто ждут когда вновь появится вода.

Регенерация из 1/279 кусочка

Криптобиоз — это временная остановка жизни. Регенерация — нечто принципиально иное: способность отстраивать себя заново из фрагментов. Планарии — плоские черви длиной несколько сантиметров — можно разрезать на 279 отдельных кусков, и из каждого вырастет полноценный червь - со всеми органами и нервной системой.



Исследователи из Стэнфорда выяснили, что за координацию восстановления отвечает сигнальный путь ERK — волна химического сигнала, которая распространяется по телу планарии со скоростью 1 миллиметр в час. Если заблокировать этот путь, отрезанная голова не вырастает. Но если одновременно отрезать и хвост — активация ERK возобновляется, и вырастают оба конца.

Аксолотль теряет лапу за завтраком

Среди позвоночных с регенерацией всё сложнее: эволюция, повышая сложность организмов, как правило, забирала эту способность.

Аксолотль — мексиканская саламандра, сохраняющая облик личинки всю жизнь. И вот это состояние "вечной личинки" дает ему суперспособности к регенерации.



Если ампутировать конечность, через 24 часа на культе начинает формироваться бластема — скопление делящихся клеток, которые «помнят», что здесь должна быть лапа.

К 30 дню молодой аксолотль уже щеголяет новой конечностью нормальной длины. А еще через 20 дней конечность становится полностью рабочей - мышцы и нервная система функционируют идеально.

Ключевой игрок — иммунная система. У млекопитающих иммунный ответ на травму приводит к рубцеванию. У аксолотля — к восстановлению. Специализированные иммунные клетки-макрофаги здесь не строят барьер из рубцовой ткани, а создают условия для роста.



Молекулярный «навигатор» — ретиноевая кислота. Её концентрация определяет, что именно вырастет: высокая концентрация приводит к тому, что появляется полная конечность от плеча до пальцев, низкая — только кончики.

Когда исследователи искусственно повышали её уровень, у аксолотля вырастали задублированные структуры: два предплечья вместо одного.



А вот среди млекопитающих с регенерацией лидирует олень: рога вырастают со скоростью до 2,5 сантиметра в сутки — это самый быстрый рост костной ткани в природе.

Клетки в зоне роста делятся в 200 раз быстрее, чем в остальном теле. Каждый год — полный цикл: рост, затвердение, сброс. И снова с нуля.

Как гидры и медузы научились не стареть



Биолог Даниэль Мартинес из Калифорнийского университета содержал колонии гидр — крошечных пресноводных полипов — в лаборатории четыре года подряд и методично пытался фиксировать все признаки старения организмов: снижение репродукции, накопление повреждений тканей, рост смертности.

Не нашёл ничего. Гидры в конце эксперимента были биологически идентичны гидрам в начале.



Удивительно, но в теле гидры почти каждая клетка является стволовой или её непосредственным потомком. Организм непрерывно обновляется, не успевая накапливать повреждения.

Медуза Turritopsis dohrnii пошла иным путём.



При стрессе — голодании, травме, изменении температуры или солёности — она способна повернуть свое развитие вспять и вернуться в стадию полипа. И этот цикл может повторяться бесконечно.

Оказывается, чтобы жить вечно, нужно уметь вовремя… не жить.
Мы ищем бессмертие как сложную формулу. А природа решает эту задачу проще: не жить вечно — а уметь пережить паузу в жизни.

Замереть. Переждать. Собрать себя заново. И, возможно, главный секрет не в том, как продлить жизнь. А в том, как не тратить её так, будто у нас есть запасная.

Источник