Самыми выносливыми организмами на Земле заслуженно считаются различные виды тихоходок. Недавно ученые и у них обнаружили слабое место — оказалось, что эти животные плохо переносят даже сравнительно небольшое повышение температуры. Всего при 37,1° C эти животные погибают в течение двух суток. Однако следует помнить, что тихоходки — водные животные, и речь идет о температуре воды, которая всегда немного холоднее, чем окружающий воздух. Поэтому гибель от жары тихоходкам не грозит даже в результате глобального потепление, которое, как ожидается, уничтожит не менее трети современной земной фауны.
Кроме того, прочие способности тихоходок выдерживать экстремальные условия окружающей среды, по-прежнему, не подвергаются сомнениям. Викитория вникла в суть дела и представляет отчет о невероятных свойствах этих «водяных медведей», как назвал их в 1773 году первооткрыватель — немецкий пастор и зоолог Иоганн Гёце.
Сегодня тихоходки найдены везде: во льдах Арктики, высокогорьях Гималаев, на дне океана. Они обитают в морских и пресных водах, но больше всего их находится в почве, мхах и лишайниках. В одном грамме высушенного мха обнаруживаются сотни особей тихоходок.
Уже классификация этих животных вызывает вопросы: систематики никак не сойдутся во мнении, куда их отнести — к членистоногим? к кольчатым червям? к нематодам? У тихоходок есть признаки всех трех типов животного мира. В качестве компромиссного решения для тихоходок создали собственный номен — тип Тихоходки. Уже это выделяет их в особую группу представителей земной фауны, особенно, если учесть, что к настоящему времени описано чуть более 1100 видов, представляющих этот тип. Сравните с 10 миллионами видов членистоногих, 200 тысячами моллюсков, 60 тысячами хордовых и так далее.
Способности тихоходок настолько впечатляющи, что они кажутся универсальными солдатами, созданными на случай глобальных катастроф, чтобы сохранить потенциал для развития жизненных форм на обновленной планете. Изучение генома тихоходок показало, что они появились на Земле 530 миллионов лет назад и с тех пор перенесли пять массовых вымираний животного мира.
Тихоходки — довольно маленькие животные. Гиганты среди них достигают полутора миллиметров, но обычный размер — 0,3–0,5 миллиметра. Примерно такой же размер имеет одноклеточная инфузория туфелька. Но в отличие от инфузорий, тихоходки доживают до 200 лет.
Секрет выживаемости тихоходок в том, что при наступлении неблагоприятных условий они немедленно впадают в анабиоз. При этом тело их высушивается и покрывается восковым налетом для защиты от потери оставшейся влаги. В этом состоянии тихоходка может провести несколько десятилетий. В анабиозе внутренние части клеток высыхают, даже молекулы ДНК распадаются на фрагменты. При наступлении благоприятных условий тихоходка получает влагу и оживает. Этому предшествует сборка молекул ДНК специальными белками. Ученые долгое время именно этим процессом объясняли невероятные жизненные силы тихоходок. Во время анабиоза, считали они, в организм тихоходки попадают фрагменты ДНК других организмов — бактерий, архей, грибов, растений и даже вирусов. Когда ДНК начинает собираться из фрагментов, в них встраиваются и куски сторонних молекул — это так называемый горизонтальный перенос генов. При этом мутации, снижающие выживаемость организма не сохраняются, а те, что повышают выносливость, закрепляются, и так, поколение за поколением, происходит превращение маленького животного в неуязвимого киборга, несущего в себе свойства разных организмов планеты.
До недавнего времени генетики оценивали долю позаимствованных таким образом генов у тихоходок в 17%, однако более подробное изучение генома показало, что в результате горизонтального переноса они получили всего 1,2% генов — показатель, присущий большинству живых организмов. То есть, свои необыкновенные свойства тихоходки приобрели в процессе эволюции «честно».
В чем же проявляются эти способности, восхищающие ученых всего мира и мотивирующие их искать в этих микроскопических животных элементы, которые могут повысить выживаемость человека?
Тихоходки способны выдерживать температуру абсолютного нуля. Погруженные на 8 часов в жидкий гелий (t = –271° C), после возвращения в нормальные условия они оживали и возвращались к нормальной жизни. А в жидком кислороде, при температуре «всего» –193° C, тихоходки сумели без какого-либо ущерба для здоровья провести два года. В течение часа тихоходки выдерживали кипячение. Они оставались живыми при давлении в 6000 атмосфер — в 5,5 раз выше, чем на дне Марианской впадины. Половина тихоходок выживает при воздействии радиации в 570 тысяч бэр — тысячной доли хватило бы, чтобы убить человека.
Тихоходки показали почти полную неуязвимость к воздействию ультрафиолетового излучения. Только наиболее жесткий его спектр — коротковолновой ультрафиолет C сумел убить 88% тихоходок, а к другим спектрам все тихоходки продемонстрировали резистентность. При экспериментах, проводящихся в космосе, тихоходки показали устойчивость к одновременному воздействию нескольких неблагоприятных факторов: космической радиации, ультрафиолетового излучения, почти полного вакуума и температуры, близкой к абсолютному нулю.
Ученые сумели объяснить неуязвимость тихоходок к радиации. Оказалось, что это побочный эффект защиты от обезвоживания. Впадая в анабиоз, организм тихоходок синтезирует особый белок Dsup (Damage suppressor). Главное предназначение этого белка — приспособительная к экстремальному обезвоживанию, что обеспечивает организму выживаемость в процессе многолетнего анабиоза. Однако этот же белок, как выяснилось, обеспечивает и защиту молекул ДНК от разрушения при воздействии радиации. Ученые рассчитывают, что разработка биологических средств защиты на основе «подсмотренного» у тихоходок механизма поможет обезопасить космонавтов при выходе в открытый космос, а также помочь людям сохранить здоровье при колонизации других планет.
Будучи аэробными организмами, тихоходки способны выжить в атмосфере сероводорода или углекислого газа. У этих животных нет специальных органов для дыхания, газообмен осуществляется всей поверхностью тела. Для размножения им часто не требуется партнер: в его отсутствие самки, которых в популяциях большинство, используют механизм партеногенеза и откладывают яйца в среднем каждые две недели.
Тихоходки обладают впечатляющими способностями к регенерации: во время анабиоза они практически всегда лишаются конечностей и часто головы. Однако по возвращении к нормальной жизни эти органы очень быстро восстанавливаются.
