3 декабря 2020, четверг, 17:37
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

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

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. 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, 1998–2020.