Подземные животные — кто живет под землей. В россию привезли самое загадочное животное, которое хранит секрет победы над раком и старением Болезнь землекопа

В МГУ имени М.В. Ломоносова завезли первую в России колонию голых землекопов, для которых на днях завершился месячный карантин в новых лабораторных условиях. Пластиковые «комнатки», тоннели и отсутствие света повторяют привычную для грызунов обстановку в природе. И пока необычные зверьки обживаются в новом доме, а учёные готовятся приступить к изучению феномена «вечно молодых» землекопов, руководитель исследования Владимир Скулачёв рассказал журналистам, чем любопытны эти крошечные создания и как они помогли доказать, что старение человека – это заложенная программа, которую можно отменить.

На протяжении года учёные из МГУ под руководством Скулачёва будут изучать поведение недавно прибывшей колонии, состоящей из 25 землекопов. Источник: Albuquerque BioPark/flickr

Голый землекоп – это маленькое существо, чуть больше мыши (30–50 г) и единственный в мире бесшёрстный грызун. Но если мышь, соответствующая ему по размеру, живёт около двух лет, то этот зверёк – более 30 лет.

Землекоп интересен ещё и тем, что утратил старение и множество других признаков позднего индивидуального развития.

Раньше российские зоологи называли нестареющего зверька «голым копальщиком». «Но, когда я занялся этим животным, меня всё время раздражало, что слово «копальщик» отсутствует в русском языке, – делится Скулачёв. – И я его переименовал в «голого землекопа». Более звучное и понятное название мгновенно прижилось, и теперь грызуна называют только так.

Голый землекоп был обнаружен в 1842 году в Африке и сначала не привлекал к себе особого внимания: просто ещё один вид грызунов. До того момента, как немецкий зоолог Август Вейсман в 1881 году не прочитал одну из своих лекций, взбудоражившую весь читающий мир. Из-за того, что там была одна фраза, которую он не собирался обосновывать, а просто бросил на растерзание оппонентов: «Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто, приобретённое вторично, в процессе адаптации».

«Август Вейсман имел в виду не просто смерть, когда на вас, не дай Бог, упал огромный камень, – уточняет руководитель исследования. – Он говорил о смерти от старости. Вейсман утверждал, что старение было специально изобретено биологической эволюцией для собственного ускорения, и когда-то биологические существа не старели. Это противоречило такому “школьному” дарвинизму». На Вейсмана накинулся весь научный мир, он всё реже цитировал эту свою мысль, а в старости и вовсе от неё отрёкся.

Однако в ХХ веке были неожиданно обнаружены гены смерти клеток. «Оказалось, что каждая живая клетка – это страшная меланхолия, и чтобы жить дальше, ей нужно непрерывное подкрепление извне – “живи дальше, живи дальше”. Если его нет, то в клетке включается программа, записанная в гене этой клетки, которая клетку убивает, – объясняет Владимир Скулачёв. – В общем-то, до доказательства того, что Вейсман был прав, оставался один шаг».

Если немецкий зоолог был прав, то это значит, что старение можно отменить. Например, найти лекарство, которое будет блокировать один из этапов этого процесса.

«Люди не станут бессмертными: по-прежнему будут несчастные случаи, острые заболевания, способные убить. Но человек сможет быть вечно молодым, и умирать будет молодым, минуя унизительное состояние старения», – говорит Скулачёв.

Владимир Скулачёв

Чтобы подобрать средство, блокирующее программу старения человека, учёных, в первую очередь, интересует изучение позвоночных животных-долгожителей. В августе выяснилось, что самое долгоживущее среди них – гренландская акула (около 400 лет). Однако исследователям нужно было найти «компактного» зверя, который бы долго жил и которого можно было поместить в виварий. Нетрудно догадаться, землекоп идеально соответствует этим критериям.

В природе голые землекопы живут в подземных лабиринтах, сравнимых по размеру с двумя футбольными полями. В центре располагаются апартаменты «царицы» – матки, которая живёт в них с одним – тремя мужьями. Все остальные зверьки – это подчинённые, которые защищают и обслуживают «царскую семью». Они не имеют права на размножение.

Эти зверьки эусоциальны – их социальная организация напоминает структуру колоний муравьев, пчёл и термитов.

«Но есть одна принципиальная разница. У насекомых “царица” с самого начала крупнее остальных. Например, пчёлы изначально откармливают свою матку специальным молочком, и в половозрелом возрасте она становится в три раза крупнее остальных, – рассказывает Скулачёв. – У землекопов тоже монархия, но она более демократична (если монархия может быть такой). Дело в том, что каждая самка землекопа может стать “царицей”. А крупнеет она за счёт того, что во время беременности у неё начинают расти позвонки, и так каждый раз».

На протяжении всей своей долгой жизни землекопы не страдают от «старческих» болезней. У них мощная иммунная система, хотя у других существ она, как правило, одной из первых начинает с возрастом сдавать позиции.

Исследовав примерно тысячу трупов голых землекопов, учёные не выявили ни одного случая раковой опухоли. Хотя в феврале 2016 года всё-таки нашли шесть особей с признаками рака. «Это был странный, очень медленный рак. Как правило, у грызунов он гораздо быстрее развивается в острое заболевание. Тем не менее, мы не можем сказать, что голый землекоп абсолютно устойчив к раку, – уточняет Владимир Скулачёв. – Но то, что раковая опухоль у них практически не встречается, – это точно».

Исследователи предположили, что у землекопа старение замедляется благодаря неотении – процессу, когда подростковые черты ещё долго присущи взрослым особям.

«Тогда становится понятно, почему это животное голое: все грызуны рождаются голыми, и только потом обрастают шерстью. А поскольку часы замедлены, землекоп просто не доживает до того времени, когда нужно обрасти шерстью, – рассуждает Скулачёв. – Если это явление – неотения, тогда нужно собрать всё, что мы знаем о землекопах, и посмотреть, есть ли другие подобные признаки помимо отсутствия шерсти».

Владимир Скулачёв составил список, включающий 43 таких признака. Например, по сравнению с другими грызунами, у голого землекопа небольшой размер тела, более позднее половое созревание, а внешнее ухо и мошонка отсутствуют (у мышей она появляется где-то на 20-й день). Лёгкие землекопа, вообще, всю жизнь остаются недоделанными.

На протяжении всей своей долгой жизни у землекопа не возникает никаких «старческих» болезней.

Этого небольшого подземного грызуна из Африки вряд ли можно назвать красавцем. Лысое морщинистое тело, большая голова с двумя торчащими под носом зубами и тонкий крысиный хвост у большинства людей вызывают брезгливость. Ну и пусть. Зато голый землекоп (лат. Heterocephalus glaber ) обладает таким крепким здоровьем, что нам с вами остается только завидовать.

Он не болеет раком, равнодушно относится к порезам и совсем не реагирует на ожоги. В почтенном для грызунов возрасте (25-30 лет), до которого родственники землекопа и не пытаются дожить, он весьма бодр и подвижен. Да и кому нужна ваша красота под землей? Тут главное – умение ориентироваться. А уж это-то голые землекопы умеют! Благодаря чувствительным вибриссам на морде и хвосте они способны передвигаться по туннелям, как вперед головой, так и вперед хвостом.

Длина тела взрослых особей едва достигает 8-10 см при весе в 30-35 г. У них тяжелое телосложение, крупная голова и короткая шея. Между пальцами лап есть густые волоски, которые увеличивают поверхность подошв и помогают передвигаться под землей. Крошечные глазки почти ничего не видят, а вот слух и осязание у голых землекопов развиты хорошо. Передние зубы закрыты специальными выростами губ, что спасает грызуна от попадания земли в рот во время копания туннелей.

Живут землекопы в полупустынях и сухих саваннах Эфиопии, Кении и Сомали. Они не выходят на поверхность, проводя все свое время под землей. Здесь им всегда есть чем заняться. Эти забавные зверьки ведут довольно интересный образ жизни. Знаете, как живут муравьи или пчелы? Так вот, голые землекопы решили последовать примеру общественных насекомых и устроили под землей такую же колонию.

Во главе её стоит одна самка, которая выбирает себе двух-трех фаворитов, предоставляя возможность всем остальным членам колонии заниматься общественной работой. Самые крупные особи охраняют туннели от змей. Те, что поменьше, роют новые проходы и добывают пищу. Самые маленькие нянчат новорожденных братьев и сестер. Со временем они могут менять свои функции, делая «карьеру» от нянек до солдат.

А вот стать королевой или фаворитами значительно сложнее. Главная самка крепко держится за свое место, наказывая любую конкурентку, которая покажется ей подозрительной. Когда королева погибает, несколько крупных рабочих самок вступают в ожесточенную битву за «трон».

Победительница быстро растет за счет увеличения расстояния между позвонками. Вскоре она становится «не по зубам» всем остальным членам колонии. Еще бы: ее вес достигает 50-85 г! Теперь у нее только одна забота – рожать детенышей, что она и делает с завидной регулярностью.

Королева приносит помет каждые 80 дней, рожая по 12-27 детенышей. Сосков у нее всего 12, но это не мешает малышам кормиться по очереди, ведь молока хватает на всех. В двухнедельном возрасте они уже пробуют твердую пищу, а в 4 недели – отлучаются от груди. Они остаются внутри своей колонии, участвуя в общественной жизни по мере своих сил.

Голые землекопы давно интересуют ученых со всего мира. С помощью этих зверьков люди надеются получить формулу долголетия и даже лекарство от рака. У землекопов никогда не бывает опухолей, а живут они до 30 лет – немыслимый возраст для грызунов!

До самой смерти у них отсутствуют признаки старения, такие как дряхлость мышц и ослабление минерализации костей. Может быть, это связано с их хладнокровностью (голые землекопы не умеют поддерживать температуру тела), а может быть, с наличием в их коже гиалуроновой кислоты. Ученым еще только предстоит ответить на этот вопрос.

Наука и новые технологии всегда были дорогим удовольствием. Ведущие мировые державы ежегодно тратят миллиарды на исследования, вместо того чтобы пустить средства на борьбу с нищетой и безработицей либо на здравоохранение и образование.

Рядовым гражданам порой сложно согласиться с целесообразностью таких расходов, потому как внешне многие исследования и опыты кажутся бесполезными и их результаты вроде бы не имеют применения в реальной жизни. Так ли это на самом деле? Попробуем разобраться на примере... голых землекопов .

ПОДЗЕМНЫЕ ДОЛГОЖИТЕЛИ

Голые землекопы (лат. Heterocephalus glaber ) живут под землей, в саваннах и полупустынях Африки, и как раз на изучение этих созданий в последние годы тратятся миллионы долларов.

Миллионы долларов на практически лысых и слепых грызунов, о которых слыхом не слыхивали 99% людей, живущих на нашей планете! Оправданны ли подобные траты? С точки зрения жителей Сомали, Эфиопии и Кении, на территории которых обитает эта живность, определенно нет, но для ученых эти подземные существа представляют чрезвычайный интерес.

Во-первых, это единственное известное позвоночное, нечувствительное к таким видам боли, как термические ожоги и химические ожоги кислотами. Голого землекопа можно ласково протереть кислотой или нежно затушить об его тело окурок — и это не вызовет с его стороны каких-либо возражений и паники.

Пониженная чувствительность этих грызунов связана с отсутствием в клетках кожи нейротрансмиттера, известного также как «вещество Р», которое отвечает за передачу болевых импульсов в центральную нервную систему.

Во-вторых, эти млекопитающие ведут эусоциальный образ жизни, то есть стандартное сообщество из 80-100 особей живет как один большой организм с коллективным разумом. Грызуны в таких колониях делятся на касты, среди которых есть рабочие, прокладывающие тоннели, обслуживающий персонал, занятый сбором пищи и заботой о потомстве, и солдаты, охраняющие популяцию от, пожалуй, единственных врагов — змей.

Во главе такого сообщества находится королева — единственная самка, способная размножаться. Рядом с ней есть два-три фаворита. Подобное широко распространено у насекомых — муравьев, термитов и пчел, но в мире млекопитающих таким социальным строем может похвастать, кроме землекопа, только дамарский пескорой — грызун, принадлежащий, кстати, также к семейству землекоповых.

Третья особенность заключается в том, что голые землекопы единственные из млекопитающих не имеют постоянной температуры тела и способны подстраиваться под температуру окружающей среды. Они не тратят физические ресурсы впустую и при необходимости согреваются либо друг другом, либо работой, прокладывая мощными зубами многокилометровые подземные ходы.

Но главная их особенность заключается в том, что землекопы практически не стареют и не подвержены онкологическим заболеваниям! И именно эти, скажем так, сверхспособности заинтересовали умников в научных кругах. Шутка ли, в руках человечества может оказаться ключ если не от бессмертия, то как минимум от многократного продления жизни. Не воспользоваться таким подарком просто грех...

КЛЮЧ К БЕССМЕРТИЮ

Привычные нам грызуны, к примеру мыши, редко живут больше трех лет, в то время как голые землекопы частенько переходят тридцатилетний рубеж. Для млекопитающего такого размера (10 см в длину и 30-80 грамм веса) это все равно что для человека прожить лет пятьсот. При этом упомянув, что землекоп не стареет, нужно отметить, что он не стареет вообще.

Как ни фантастично это звучит, но с годами в его организме не происходит никаких возрастных изменений. Внутренние органы пожилого зверька остаются такими же, как и у его молодых собратьев, а смерть, судя по всему, приходит только из-за заложенного эволюцией гена, призванного помогать обновлению поколений.

Основными специалистами в изучении голых землекопов являются наши соотечественники Вера Горбунова и Андрей Силуянов, которые ныне трудятся в университете Рочестера (США). Они же вплотную и подобрались к разгадке секрета африканского грызуна, выявив в его теле необычный тип гиалуроновой кислоты.

Гиалуроновая кислота была открыта в 1934 году исследователями Карлом Мейером и Джоном Палмером — учеными из Колумбийского университета Нью-Йорка. Это любопытное вещество хотя и не является эликсиром молодости, но позволяет замедлить старение, что и сделало его объектом пристального внимания.

В организме среднего человека весом 70 килограмм содержится всего лишь 15 грамм гиапуронана, треть из которого ежедневно обновляется, то есть распадается и синтезируется вновь. С годами выработка гиалуроновой кислоты резко сокращается, из-за чего кожа теряет упругость, появляются морщины и дают о себе знать заболевания суставов.

В наше время гиалуроновая кислота — один из самых популярных препаратов в современной косметологии, и к омолаживающим инъекциям этого вещества прибегает бессчетное количество звезд шоу-бизнеса и небедных людей, стремящихся продлить свою молодость. Правда, эффект действия «молодильных» уколов на человека не так велик, как хотелось бы.

Причина этого, по мнению ученых, заключается в том, что человеческий организм вырабатывает низкомолекулярную гиалуроновую кислоту, в то время как голые землекопы способны синтезировать более крутой высокомолекулярный гиапуронан, дающий, ко всему прочему, и защиту от онкозаболеваний.

6-10 апреля 2014 года в Сочи проходила III Международная конференция «Генетика старения и долголетия», где профессор Силуянов поделился информацией о своей текущей работе: «Сейчас мы делаем мышь, которая будет иметь ген голого землекопа, позволяющий произвести гиалуроновую кислоту, и я надеюсь, что эта мышь будет защищена от рака и будет дольше жить. Наверное, если этот эксперимент окажется удачным, будем пытаться переводить эту практику в клинику».

ВСЯ НАДЕЖДА НА СЛЕПУШОНКУ

Бессмертие или хотя бы продление жизни является идеей фикс на протяжении всей истории человечества, и голые землекопы официально признаны одним из двадцати пяти способов достижения этой цели. Правда, в случае успеха доступность новейших препаратов для рядовых обывателей вызывает сомнения.

В условиях перенаселения планеты штамповать долгожителей нерентабельно, как и сиюминутно лечить 12 миллионов людей, которые, по данным ВОЗ — Всемирной организации здравоохранения, — ежегодно заболевают раком во всем мире.

Реалии современного мира таковы, что, если передовое лекарство от рака будет создано, фармацевтические компании постараются выжать из этого максимум, и цена за возможность жить дольше будет непомерно высока. Однако это случится лишь при монополии на возможный чудо-препарат, когда не будет альтернативы западным разработкам.

К сожалению, в России изучение африканского грызуна-долгожителя даже не начиналось, хотя в новосибирском Институте систематики и экологии животных не первый год ведутся работы по борьбе со старением. Вместо голого землекопа наши ученые изучают еще одного подземного жителя — слепушонку.

Слепушонка обыкновенная (лат. Ellobius talpinus) — близкий родственник хомяка и полевой мыши. И так же, как голый африканский собрат, она роет тоннели и питается корнями растений. Особенностей и загадок, которые интересны науке, у этого животного предостаточно, но главная — это, разумеется, старение.

Вернее, его отсутствие, ведь после многочисленных опытов и наблюдений ученые так и не выявили у слепушонок каких-либо возрастных изменений. Вне зависимости от возраста активность, подвижность, энергообмен и другие важные показатели у слепушонок остаются на одном уровне, что противоречит наблюдениям за млекопитающими.

— Говорить о научной сенсации мы пока не спешим, — объясняет Евгений Новиков, ведущий научный сотрудник лаборатории физических адаптаций позвоночных животных, — так как данные о том, что слепушонка не стареет, носят пока неофициальный характер. Сначала наши исследования должны пройти аккуратную статистическую обработку, и уже после этого мы сможем делать подобные заявления.

Сейчас за слепушонками, выращенными в Новосибирске, наблюдают в лаборатории МГУ, и ученым еще предстоит установить, сколько смогут прожить грызуны в нормальных человеческих условиях, а не в суровом сибирском климате. Жаль, что времени на все необходимые исследования потребуется немало, но даже теоретическая возможность победить старость греет душу, а миллионы, выделяемые на науку, рано или поздно окупятся.

Андрей РУХЛОВ

«Чтобы подольше прожить, следует больше уделять внимание работе, меньше есть, не злоупотреблять солнечным светом, проводить большую часть времени в узких, замкнутых пространствах под землей и забыть о сексуальной жизни», - примерно такими бы получились рекомендации по долголетию, если бы ученые просто «срисовали» их с одного из самых долгоживущих зверей - голого землекопа Heterocephalus glaber .

К счастью, Асиш Чаудхури из Университета Техаса и его коллеги-геронтологи не пошли настолько «простым путем» и выяснили, что

эти зубастые копатели по непонятным причинам устойчивы к окислительному стрессу, а их белки, в отличие от нас или мышей, практически не меняются на протяжении всех 20-25 лет жизни.

Голый землекоп обитает в сухих саваннах и полупустынях Кении, Эфиопии и Сомали. Это скрытные роющие животные, питающиеся подземными частями растений, в том числе сочными клубнями и луковицами. Пищу запасают...

Землекопы, обитающие в сухих саваннах и полупустынях Кении, Эфиопии и Сомали, с самого своего открытия в 1842 году поражают ученых своими феноменальными способностями, описанными из-за подземного образа жизни и трудностей разведения в неволе лишь недавно. Во-первых, их образ жизни с обязательной маткой, разделением труда и общественной заботой о потомстве больше напоминает социальных насекомых, нежели зверей. Во-вторых, их кожа абсолютно лишена болевой чувствительности, будь то сильные кислоты, порезы или ожоги.

Но самое примечательное для физиологов - это уникальный обмен веществ: эти жители туннелей практически холоднокровны, интенсивность их метаболизма вдвое ниже, чем у других грызунов, а соотношение углекислого газа и кислорода в тесных туннелях и «залах» для большинства зверей несовместимо с жизнью.

На этом фоне особи, доживающие до 26 лет в неволе, по сравнению с 3 годами для мышей тех же размеров даже не кажутся такой уж странностью.

Именно это постоянно привлекает к ним внимание сторонников разных теорий старения, из которых самая популярная на сегодняшний день связана со свободными радикалами, образующимися в результате окисления. Согласно ей, окисленные молекулы, в первую очередь структурные белки и ферменты, постепенно накапливаются, вызывая нарушение функций клеток и тканей. Соответственно, чем интенсивней процессы окисления, тем меньше лет жизни.

Отсюда многочисленные методики дыхания, сводящиеся к повышению уровня углекислого газа, и советы по приему антиоксидантов и витаминов, подавляющих образование активных радикалов в организме. Правда, попытки подтвердить это в экспериментах на мышах, у которых генетически была усилена активность антиокислительных систем, не удались. Также это не согласуется с данными, полученными при детализации физиологии долгоживущих птиц и летучих мышей.

Когда Чаудхури и соавторы публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences проверили эту гипотезу на примере голых землекопов, сопоставив их с обычными лабораторными мышами тех же размеров, то противоречия оказались еще более наглядными:

интенсивность окисления белков печени у жителей лабиринтов оказалась даже выше, но в отличие от мышей она не менялась с возрастом.

И это при том, что белки землекопов в полтора раза богаче цистеином - аминокислотным остатком, чаще остальных подвергающемся окислению. В результате к концу жизни у мышей «накапливалось» почти в три раза больше необратимо изменившихся белков, чем у их африканских сородичей. Кроме того, белки последних оказались феноменально устойчивы к «раскручиванию» и изменению пространственной структуры, обычно вызванному нагреванием или изменением кислотности.

Сами авторы связывают обнаруженные противоречия с несовершенством, а точнее, «неуниверсальностью» окислительной теории старения. И намерены уже в ближайшее время заняться поисками внутриклеточных систем, поддерживающих феноменальную стабильность или отвечающих за «ускоренную» переработку измененных белков.

И хотя «феномен голого землекопа», безусловно, относится к исключениям, именно такой крайний случай может помочь определить удельный вклад разных факторов в старение организма, будь то окислительный стресс, ограничение питания, половое воздержание, изменения хромосом или ядерных пор.