Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
26 мая 2017, пятница, 21:44
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

21 апреля 2017, 13:14

Рекорд голого землекопа

Голый землекоп (Heterocephalus glaber)
Голый землекоп (Heterocephalus glaber)

Голые землекопы рекордное время прожили без кислорода благодаря «растительной» биохимии мозга. О том, как им это удалось, рассказывает новое исследование, опубликованное в журнале Science.

Необычные грызуны, голые землекопы (Heterocephalus glaber), могут полностью обходиться без кислорода без видимых повреждений тканей тела рекордно долгое время — 18 минут. Это возможно из-за особенности их биохимии: клетки голых землекопов способны разлагать сахар фруктозу в процессе, не предполагающем участие кислорода. По всей видимости, благодаря такому необычному метаболическому пути эти грызуны и приспособились к жизни в скученности под землёй, где кислорода мало.

Животные с развитым головным мозгом очень плохо переносят аноксию — отсутствие кислорода во вдыхаемом воздухе, так как именно этот газ обеспечивает окисление глюкозы в клетках, а мозг служит основным потребителем энергии, полученной таким путём. В отсутствие притока кислорода с кровью окисление глюкозы в нервных клетках останавливается в течение нескольких секунд. После этого ещё одну-две минуты нейроны функционируют благодаря энергии аденозинтрифосфата (АТФ), однако и она быстро кончается. Когда это происходит, нервные клетки теряют способность поддерживать нормальную разность потенциалов на мембране и запускают механизмы «самоуничтожения». Поэтому практически ни одно млекопитающее не способно жить в условиях аноксии больше пары минут.

Однако тут нашлось исключение. Как выяснили биологи из Германии, США и Южной Африки, голые землекопы могут находиться в помещении с нулевым содержанием кислорода в воздухе до 18 минут, если по прошествии этого времени им дать подышать обычным воздухом, с 21% кислорода по объёму. Лабораторные мыши в аналогичных условиях погибали меньше чем через минуту, и возможность дышать воздухом нормального состава после этого срока уже не помогала вернуть их к жизни.

Как показали измерения физиологических параметров и биохимические анализы с использованием радиоактивных изотопов углерода, голые землекопы выдерживают аноксию так долго благодаря замедлению обмена веществ. В первые пять минут без кислорода частота сердцебиения у них снижалась с 200 до 50 ударов в минуту. Это позволяло зверькам экономить энергию АТФ. Что интереснее, при аноксии клетки голых землекопов начинали использовать фруктозу. Химический состав фруктозы совпадает с таковым для глюкозы. Однако молекула этого сахара по порядку соединения атомов немного отличается от глюкозы и в силу этой разницы практически никогда не служит для клеток животных главным источником энергии. У млекопитающих её метаболизм происходит в основном в печени. Тем не менее, у голых землекопов при аноксии фруктоза используется для получения энергии и клетками мозга.

В отсутствие кислорода нейроны голых землекопов переключаются на бескилородное разложение глюкозы — гликолиз. Но у этих животных в таких условиях данная цепь биохимических реакций начинается не с глюкозы, а с продуктов разложения фруктозы (они совпадают с продуктами разложения глюкозы в аналогичном процессе). Это позволяет обойти активность ферментов, подавляющих процессы гликолиза, в норме мало свойственные клеткам млекопитающих, и таким образом получить количество энергии, достаточное для поддержания жизни нейронов и других клеток тела. Интересно, что сходный механизм гликолиза характерен для растений.

Новые сведения о биохимических адаптациях голых землекопов к аноксии очень важны, так как эти грызуны — единственные млекопитающие, способные значительное время существовать в отсутствие кислорода. Кроме них, из позвоночных аноксию могут переносить только некоторые карпы и пресноводные черепахи. Однако они по строению дальше от человека, чем голые землекопы, и результаты экспериментов на рыбах и рептилиях сложнее переносить на человека, чем результаты опытов на грызунах.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi Адыгея Александр Лавров альтернативная энергетика «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Байконур бактерии бедность библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса британское кино Византия визуальная антропология викинги вирусы Вольное историческое общество воспитание Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление грибы грипп дельфины демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение змеи зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психоанализ психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы сердце Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология финансовый рынок фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа школьные олимпиады эволюция эволюция человека экология эмбриональное развитие эпидемии этика этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефон: +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.