Данная статья была опубликована у 185-м номере журнала The Universe Space Tech. Ее автор — Анна Березкина, исследовательница Национального антарктического научного центра Украины
Тихоходки стали первыми живыми организмами, выдержавшими пребывание в открытом космосе. Они преодолели кратковременное воздействие предельно низких температур, космической радиации и почти абсолютного вакуума. А все потому, что способны выжить в сверхэкстремальных условиях. Однако «водные медведи» — не единственные «экстремалы», умеющие выживать в неблагоприятных условиях и даже покорить космическое пространство. Давайте узнаем, кто же еще может потенциально пережить конец света.
Как известно, наша планета на протяжении своего существования переживала периоды нагрева и охлаждения. Это естественный процесс, и он цикличен. Конечно, с развитием индустриализации разогрев Земли происходит ускоренными темпами из-за человеческого фактора (выбросы в атмосферу парниковых газов, сажи, твердых аэрозольных частиц). Периоды резкого изменения климата характеризуются массовым вымиранием биологических видов. Одним из наиболее изученных является вымирание на грани мелового и палеогенового периодов — примерно 66 млн лет назад. В то время исчезли динозавры, освободив место и предоставив счастливую возможность млекопитающим и птицам быстро диверсифицироваться и эволюционировать. В итоге птицы и млекопитающие заняли освобожденные экологические ниши и оказались лучше адаптированными к катаклизмам. Одной из причин такого успеха был меньший размер и потребность в меньшем количестве пищи по сравнению с динозаврами.
На нашей планете до сих пор существуют удивительные представители флоры, фауны и мира микроорганизмов, способные пережить сверхэкстремальные условия, казалось бы, несовместимые с жизнью. Например, среди «экстремалов» есть беспозвоночные животные — такие, как тихоходки, коловратки, нематоды (круглые черви) и даже некоторые виды насекомых и ракообразных!
Тихоходки — мелкие бочкообразные бесхребетные животные з четырьмя парами ног. Их размер составляет 0,3-0,5 мм, наибольшие экземпляры достигают до 1,2 мм. Впервые их описал немецкий зоолог Иоганн Август Эфраим Гезе в 1773 году и назвал kleiner Wasserbär, что означает «маленький водяной медведь». Еще одно их народное название — «моховые поросята». Эти животные характеризуются способностью к ангидробиозу — состоянию, связанному с полной остановкой жизненных процессов в ответ на экстремальное обезвоживание. В этом состоянии вид тихоходки Ramazzottius varieornatus выдерживает температуру от -196°C до 90°C (некоторые ученые сообщают о более широком диапазоне — от -273°C до почти 100°C), а также действие токсичного ацетонитрила и облучение ионами гелия в дозе 4000 Гр (10-12 Гр смертельны для человека).
В литературе еще упоминаются такие супервозможности тихоходок, как способность выдерживать температуру от 151 до 273°С, действие органических растворителей (спирта), давление в 6000 атмосфер. Хотя другие ученые приводят более чем в 10 раз большую цифру, а именно — тихоходки могут выживать после пребывания под высоким давлением 7,5 ГПа на протяжении 12 часов!
Вид Richtersius coronifer, обитающий во мху, способен выжить несколько недель в смоделированных условиях космического вакуума. Несколько лет тихоходки могут оставаться в высушенном состоянии без потери жизнеспособности, а молодежь вылупляется из яиц после 9 лет пребывания в таком состоянии. Есть сообщения ученых о выживании антарктической тихоходки Acutuncus antarcticus после нахождения 30,5 лет в замороженном состоянии при -20°C. Действительно, удивительные животные с непреодолимой жаждой жизни!
Эксперимент с тихоходками проводился на платформе Biopan-6, предоставленной Европейским космическим агентством в ходе миссии FOTON-M3 в сентябре 2007 года. На протяжении десяти дней на низкой околоземной орбите (258-281 км над уровнем моря) высушенные взрослые образцы видов Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum подвергались воздействию вакуума и двух диапазонов ультрафиолетового излучения — 280-400 нм и 116,5-400 нм. Все они также испытали влияние ионизирующего солнечного и галактического космического излучения. Оба вида тихоходок очень хорошо пережили влияние космического вакуума, однако солнечная радиация имела сильный отрицательный эффект. Так или иначе, по возвращении образцов на Землю 68% M. tardigradum были реанимированы в теченее 30 минут.
Известно, что одним из ключевых механизмов защиты тихоходок от рентгеновского излучения является синтез уникальных белков (Dsup protein), защищающих ДНК от повреждений.
Другим интересным примером сверхустойчивости животных являются личинки комаров-звонцов Polypedilum vanderplanki. Они могут выдерживать широкий диапазон температур (от -270°C до 106°C), погружение в чистый этанол, действие вакуума и очень высокие дозы гамма-облучения — до 7000 Гр. При высыхании личинок индуцируется синтез трегалозы, замещающей воду в организме, и таким образом животное способно пережить экстремальную засуху, словно «консервируясь».
Следующее животное, способное легко переносить облучение — инцистированные яйца средиземноморского рачка Artemia salina и североамериканского Artemia franciscana. Сообщалось о стойкости цист рачков к дозе облучения 5 кГр! Они также содержали дисахарид трегалозу в количестве около 15% сухой массы, вероятно, играющую большую роль в устойчивости к облучению. Благодаря способности переносить экстремальное высыхание (включая вакуум), ионизирующее излучение и ультрафиолет, цисты рачков также стали объектами космических исследований, где проявили высокую степень жизнеспособности после воздействия вакуума и космического излучения.
Некоторые исследования показали высокую стойкость нематод (круглых червей) к ионизирующему излучению. Так, нематода Meloidogyne javanica в высушенном состоянии прекрасно выдерживает облучение радиоактивным кобальтом в дозе до 4 кГр, а нематода корнеплодов картофеля Ditylenchus destructor — до 2 кГр.
Не менее интересными являются коловратки, также оказавшиеся стойкими к высушиванию и ионизирующему излучению. Известна их «реанимация» после непрерывного высушивания на протяжении 9 лет при комнатной температуре! Имеются данные 2002 года о выживании коловраток Macrotrachela quadricornifera после их экспозиции в течение 20 часов на высоте 40 км на стратосферных аэростатах. Некоторые экземпляры выжили после воздействия на них космического излучения (лучи 2,2 Зв/час; нейтроны 4,24 Зв/час; тяжелые ионы 2 Зв/час), низкого давления (600 Па) и температур от 30°С до 45°С.
Одним из самых невероятных сообщений 2021 года стала «реанимация» коловратки из вечной мерзлоты северо-востока Сибири. Экземпляр датирован с помощью радиоуглеродного и молекулярно-генетического анализов, возраст животного составляет примерно 24 тыс. лет. Это наиболее продолжительный зарегистрированный случай выживания коловраток в замороженном состоянии. Древнее животное принадлежит к роду Adineta и генетически близко к современной коловратке Adineta vaga из Бельгии. Она не только ожила, но и в дальнейшем прекрасно размножалась партеногенезом.
В целом исследования всех этих животных (тихоходки, коловратки, нематоды, комары-звонцы, рачки) проведены не только на Земле, но и в космических условиях. Они отлично выживают! Их способность приспосабливаться к строгим и весьма экстремальным условиям существования может быть ключом для использования их человечеством на благо будущих поколений, а именно — в освоении космоса!
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
