Тихие и скромные создания на поверку могут оказаться настоящими экстремалами. И размер, когда дело доходит до выживания в суровых условиях, идёт вовсе не на пользу. Высокие и низкие температуры, давление и токсины – вовсе не преграда для бактерий и многочисленных беспозвоночных, освоивших гималайские высоты с пронизывающим холодом и океанические глубины с их термальными источниками.
Среди всех этих доказательств фантазии природы шанс прославиться выпал тихоходкам – группе мелких беспозвоночных, самые крупные представители которой не превышают 1,5 миллиметров в длину. Они стали первыми крупными животными, успешно вышедшими в открытый космос.
тип микроскопических беспозвоночных, близких к членистоногим.
Впервые это животное было описано в 1773 году. В 1776 году итальянский ученый Ладзаро Спалланцани дал им название il tardigrado, тихоходки, латинизированной формой которого является название Tardigrada (с 1840 года).
Тело у тихоходок очень маленькое, 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 (следует, однако, учесть, что это сопоставимо со скоростью 30–40 м в минуту для человека при его размерах тела). 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. Систематическое положение тихоходок дискуссионно. Большинство авторов сближают их с настоящими членистоногими (Euarthropoda). Помимо этого, их могут сближать либо с нематодами, либо с кольчатыми червями.
В настоящее время известно более 900 видов тихоходок. 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.
Шведские ученые, отправившие своих подопечных на российском спутнике «Фотон-М3», не стали забивать себе голову проблемами изготовления скафандров для существ с четырьмя парами коротких и толстых ног. Да это и не входило в задачи Ингемара Йонссона и его коллег, исследовавших выживание «водяных медведей» в открытом космосе.
Выбор был сделан отнюдь не случайно: на Земле тихоходки выдерживают пытку жидким гелием, кипятком, высоким и низким давлением и даже ионизирующим излучением. Если температуры и давление отражаются в первую очередь на ферментных системах и структурных белках, то радиация поражает главное сокровище – геном.
Авторы публикации в Current Biology отдельно исследовали влияние каждого из факторов открытого космоса за счет изолированных камер, в которые были помещены их беспозвоночные подопечные. На Землю они возвращались, разумеется, защищёнными от высоких температур при входе в атмосферу.
Как и предполагали ученые, вакуум и низкие температуры не оказали на тихоходок существенного эффекта.
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 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 пребывание в течение 20 месяцев 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 (около 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.
Второе испытание оказалось по зубам не всем тихоходкам. Представители обоих побывавших на орбите видов перенесли далеко не в полном составе 10 дней облучения солнечным ультрафиолетом A и B. А вот ультрафиолет С, обладающий меньшей длиной волны, а следовательно – большей энергией, унес жизни практически всей третьей группы, оказавшейся в самых жестких условиях.
Тем не менее три особи Milnesium tardigradum все-таки смогли добраться до Земли и оставить потомство.
ультрафиолетового излучения (УФ) в разных спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие три диапазона:
Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315–400 нм)
УФ-B лучи (UVB, 280–315 нм)
Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100–280 нм)
Практически весь UVC и приблизительно 90% UVB поглощаются озоном, а также водным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA, и в небольшой доле – UVВ.
Йонссон предполагает, что здесь дело не столько в защите, сколько в уникальных механизмах восстановления и контроля, позволивших восстановить способность к размножению. Для беспозвоночных этот феномен не в новинку – коловратки, как и тихоходки, обитающие в водоемах и при этом устойчивые к высыханию с последующей регидратацией, могут даже «воровать» чужие гены из ДНК, оказывающейся рядом.
Феномен выживаемости тихоходок, открытый Йонссоном, наверняка воодушевит тех, кто считает, что мы не одни во Вселенной, и сторонников космического происхождения жизни, которые смогут даже перерисовать древо жизни, в основании которого теперь будут вовсе не одноклеточные. А тихоходок можно смело отправлять в долгое космическое путешествие, и им даже не обязательно двигаться со скоростью, близкой к скорости света: в состоянии анабиоза они все равно не стареют.
