Голые землекопы использовали методы растений для выживания без кислорода
Международная группа исследователей изучила реакцию голых землекопов на крайне малое и нулевое содержание кислорода в воздухе. Оказалось, что эти грызуны могут без видимых последствий пережить отсутствие кислорода на протяжении 18 минут. Происходит это благодаря уникальному анаэробному способу получения энергии, не свойственному более ни одному из известных животных. Соответствующая статья опубликована в Science.
В ходе экспериментов авторы работы поместили четыре мыши и четыре голых землекопа в атмосферу, где кислорода было всего пять процентов — это меньше четверти от нормы. Мыши погибали после 10–15 минут нахождения в такой атмосфере. Землекопы выжили пять часов, после чего эксперимент прекратили. Затем такое же количество животных того и другого вида поместили в камеру с бескислородной атмосферой. Мыши потеряли сознание и перестали дышать через 45 секунд. Они не возобновили дыхание и погибли, когда через 10 секунд их поместили в нормальную атмосферу.
Землекопы потеряли сознание через 30 секунд, их пульс за несколько минут упал с нормальных 200 до 50, но попытки дышать они предпринимали, хотя и изредка. Постепенно время пребывания в бескислородной камере довели до 18 минут. Каждый раз после окончания эксперимента и попадания в нормальные условия животные возобновляли дыхание за секунды. Никаких отклонений в их поведении после этого заметить не удалось. Проблемы начались лишь при 30-минутных бескислородных экспериментах: тогда зверьки не возобновляли дыхание и погибали.
Чтобы понять, как им этом удалось, учёные проследили за химическими процессами в теле голых землекопов после таких экспериментов. Они нашли у них в крови большие количества фруктозы, а также высокую концентрацию белка GLUT5 (глюкозный транспортёр 5 типа) в клетках всего тела. Обычно GLUT5 накапливается главным образом в кишечнике и скелетных мышцах. Выявлены и повышенные концентрации белка кетогексокиназы. Наконец, в головном мозге после бескислородной камеры было найдено повышенное количество лактатов (солей молочной кислоты).
Все эти признаки указывают на анаэробный гликолиз. Он протекает без использования кислорода, и в случае голых землекопов использует как сырьё не глюкозу, а продукты распада фруктозы. В такой гликолиз вовлекается кетогексокиназа, а среди его конечных продуктов — лактаты. До сих пор считалось, что такой "фруктозный" бескислородный гликолиз свойственен лишь растениям, а не животным. По-видимому, такой тип гликолиза позволяет голым землекопам почти не расходовать кислород во время его отсутствия в воздухе. Учитывая, что они живут в скученных лабиринтах на большой глубине, где кислорода часто не хватает, это свойство для них очень важно.
Исследователи предполагают, что изучение таких механизмов может быть полезно для борьбы с последствиями гипоксии у людей. Представители нашего вида чаще всего сталкиваются с ней после инсультов и остановок сердца, вызванных сердечно-сосудистыми заболеваниями. После этого часть нейронов человека может погибнуть, что приводит к частичному параличу и другим негативным последствиям.
Материалы по теме:Голые землекопы оказались нечувствительны к болиБиологи из МГУ описали секрет долголетия голых землекопов