Ця стаття була опублікована у 185-му номері журналу The Universe Space Tech. Її авторка — Анна Березкіна, дослідниця Національного антарктичного наукового центру України
Тихоходки стали першими живими організмами, які витримали перебування у відкритому космосі. Вони подолали короткочасний вплив гранично низьких температур, космічної радіації та майже абсолютного вакууму. А все тому, що здатні вижити за надекстремальних умов. Однак «водні ведмеді» — не єдині «екстремали», здатні вижити в несприятливих умовах і навіть підкорити космічний простір. Дізнаймося, хто ж іще може потенційно пережити кінець світу.
Як відомо, наша планета упродовж свого існування переживала періоди нагрівання й охолодження. Це природний процес, і він є циклічним. Звичайно, з розвитком індустріалізації розігрів Землі відбувається пришвидшеними темпами через людський фактор (викиди в атмосферу парникових газів, сажі, твердих аерозольних частинок). Періоди різкої зміни клімату характеризуються масовим вимиранням біологічних видів. Одним із найбільш вивчених є вимирання на межі крейдяного та палеогенового періодів — приблизно 66 млн років тому. В той час зникли динозаври, звільнивши місце та надавши щасливу можливість ссавцям і птахам швидко диверсифікуватися й еволюціонувати. Отже, птахи та ссавці зайняли звільнені екологічні ніші й виявилися краще пристосованими до катаклізмів. Однією з причин такого успіху був менший розмір і потреба в меншій кількості їжі у порівнянні з динозаврами.
На нашій планеті досі існують дивовижні представники флори, фауни та світу мікроорганізмів, здатні пережити надекстремальні умови, здавалося б, несумісні з життям. Наприклад, серед «екстремалів» є безхребетні тварини — такі, як тихоходки, коловертки, нематоди (круглі черви) й навіть деякі види комах і ракоподібних!
Тихоходки — це дрібні бочкоподібні безхребетні тварини з чотирма парами ніг. Їхній розмір становить 0,3-0,5 мм, найбільші екземпляри сягають 1,2 мм. Вперше їх описав німецький зоолог Йоганн Август Ефраїм Гезе 1773 року та назвав kleiner Wasserbär, що означає «маленький водяний ведмідь». Ще одна їхня народна назва — «мохові поросята». Ці тварини характеризуються здатністю до ангідробіозу — стану, пов’язаного з повною зупинкою життєвих процесів у відповідь на екстремальне зневоднення. У цьому стані вид тихоходки Ramazzottius varieornatus витримує температуру від -196°C до 90°C (деякі вчені повідомляють про ширший діапазон — від -273°C до майже 100°C), а також дію токсичного ацетонітрилу й опромінення іонами гелію в дозі 4000 Гр (10-12 Гр є смертельними для людини).
грудочку з вологістю до 3%, а потім знову оживати
В літературі ще згадуються такі суперможливості тихоходок, як здатність витримувати температуру від 151°С до 273°С, дію органічних розчинників (спирту), тиск у 6000 атмосфер. Хоч інші вчені наводять у понад 10 разів цифру більшу, а саме — тихоходки можуть виживати після дії високого тиску 7,5 ГПа протягом 12 годин!
Вид Richtersius coronifer, що мешкає в моху, здатний вижити кілька тижнів у змодельованих умовах космічного вакууму. Кілька років тихоходки можуть лишатись у висушеному стані без втрати життєздатності, а їхня молодь вилуплюється з яєць після 9 років перебування у такому стані. Є повідомлення вчених щодо виживання антарктичної тихоходки Acutuncus antarcticus після перебування 30,5 років у замороженому стані при -20°C. Дійсно, дивовижні тварини з непереборною жагою до життя!
Експеримент із тихоходками проводився на платформі Biopan-6, наданій Європейським космічним агентством під час місії FOTON-M3 у вересні 2007 року. Впродовж десяти днів на низькій навколоземній орбіті (258-281 км над рівнем моря) висушені дорослі особини видів Richtersius coronifer і Milnesium tardigradum піддавалися впливу вакууму та двох діапазонів ультрафіолетового випромінювання — 280-400 нм і 116,5-400 нм. Усі зразки також зазнали впливу іонізуючого сонячного та галактичного космічного випромінювання. Обидва види тихоходок дуже добре пережили вплив космічного вакууму, однак сонячна радіація мала сильний негативний ефект. Так чи інакше, після повернення зразків на Землю 68% M. tardigradum були реанімовані протягом 30 хвилин.
Відомо, що одним із ключових механізмів захисту тихоходок від рентгенівського випромінювання є синтез унікальних білків (Dsup protein), які захищають ДНК від пошкоджень.
Іншим цікавим прикладом надстійкості тварин є личинки комарів-дзвінців Polypedilum vanderplanki. Вони здатні витримувати широкий діапазон температур (від -270°C до 106°C), занурення у чистий етанол, дію вакууму та дуже високі дози гамма-опромінення — до 7000 Гр. При висиханні личинок індукується синтез трегалози, що заміщує воду в організмі, й таким чином тварина здатна пережити екстремальну посуху, ніби «консервуючись».
Наступна тварина, здатна легко переносити опромінення — інцистовані яйця середземноморського рачка Artemia salina та північноамериканського Artemia franciscana. Повідомлялося про стійкість цист рачків до дози опромінення 5 кГр! Вони також містили дисахарид трегалозу в кількості близько 15% сухої маси, яка, ймовірно, грає велику роль у стійкості до опромінення. Завдяки здатності переносити екстремальне висихання (включно з вакуумом), іонізуюче випромінювання й ультрафіолет, цисти рачків також стали об’єктами космічних досліджень, де проявили високу ступінь життєздатності після впливу вакууму та космічного випромінювання.
Деякі дослідження показали високу стійкість нематод (круглих червив) до іонізуючого випромінювання. Так, нематода Meloidogyne javanica у висушеному стані чудово витримує опромінення радіоактивним кобальтом у дозі до 4 кГр, а нематода коренеплодів картоплі Ditylenchus destructor — до 2 кГр.
Не менш цікавими є коловертки, які теж виявилися стійкими до висушування та іонізуючого випромінювання. Відома їх «реанімація» після безперервного висушування протягом 9 років при кімнатній температурі! Є дані 2002 року про виживання коловерток Macrotrachela quadricornifera після їхньої експозиції протягом 20 годин на висоті 40 км на стратосферних аеростатах. Деякі екземпляри вижили після дії на них космічного випромінювання (промені 2,2 Зв/год; нейтрони 4,24 Зв/год; важкі іони 2 Зв/год), низького тиску (600 Па) та температур від 30°С до 45°С.
Одним із найнеймовірніших повідомлень 2021 року є «реанімація» коловертки з вічної мерзлоти північного сходу Сибіру. Екземпляр датований за допомогою радіовуглецевого та молекулярно-генетичного аналізів, вік тварини становить приблизно 24 тис. років. Це найбільш довготривалий зареєстрований випадок виживання коловерток у замороженому стані. Древня тварина належить до роду Adineta і генетично близька до сучасної коловертки Adineta vaga з Бельгії. Вона не лише ожила, а й надалі прекрасно розмножувалася партеногенезом.
Загалом дослідження всіх цих тварин (тихоходки, коловертки, нематоди, комарі-дзвінці, рачки) проведені не лише на Землі, а й у космічних умовах. Вони чудово виживають! Їхня здатність пристосовуватися до надсуворих і дуже екстремальних умов існування може бути ключем для застосування їх людством на благо майбутніх поколінь, а саме — в освоєнні космосу!
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
