Барьер для рака: кое-что о голых землекопах (фото и видео)

Голый землекоп (лат. Heterocephalus glaber) — небольшой роющий грызун семейства землекоповых. Вид отличается уникальными для млекопитающих особенностями: сложной социальной организацией колонии, холоднокровностью, иммунитетом к раку в целом, нечувствительностью к некоторым формам боли (термическим ожогам и химическим ожогам кислотами), выносливостью к высоким концентрациям CO2. Является самым долгоживущим из грызунов (до 28 лет).

Голые землекопы всю свою жизнь проводят под землей. Голые землекопы живут в колониях, социальное устройство которых напоминает муравьиные сообщества с единственной самкой-производительницей, рабочими особями и «солдатами». Это единственные холоднокровные млекопитающие. И пожалуй основная их особенность, благодаря которой голые землекопы заслужили пристальное внимание ученых – абсолютный иммунитет к раку.

Исследователи, выращивая клетки голых землекопов в лаборатории, заметили, что эти клетки располагаются довольно далеко друг от друга, а в целом содержимое чашки Петри получалось вязким, что затрудняло лаборантам работу с ним. Исследователи выяснили, что этот эффект был вызван гиалуроновой кислотой, которую клетки выделяли в межклеточный матрикс. Она не позволяла клеткам сближаться и, предположительно, препятствовала образованию опухолей.

Далее подробности и знакомство поближе с этим удивительным животным...

Гиалуронат присутствует в организме всех млекопитающих в качестве одного из компонентов «смазки» для суставов, в составе тканей хрящей и кожи. Длина молекулярной цепочки гиалуроновой кислоты в хряще уменьшается по мере старения, при этом общее её содержание увеличивается. Гиалуронат входит в состав различных косметических средств, а некоторые его формы, как выяснилось, даже способствуют развитию рака.

Но гиалуроновая кислота во внеклеточном матриксе голых землекопов отличается от таковой в организмах мышей, крыс и людей размерами отдельных молекул – они больше примерно в 5 раз. К тому же фермент, разрушающий гиалуронат, в организме голых землекопов малоактивен, что позволяет этому веществу накапливаться в более высоких концентрациях. Ученые считают, что гиалуронат повышает упругость кожи голых землекопов и тем самым защищает её от внешних механических воздействий в тесных подземных тоннелях.

Биологи пытались вызвать рак у голых землекопов, подвергая их воздействию вирусных белков, которые стимулируют развитие опухолей у мышей. Клетки голых землекопов не продемонстрировали неконтролируемого роста. Однако подавление производства гиалуроната, равно как и стимуляция выработки расщепляющего его фермента, привело к тому, что голые землекопы утратили свой иммунитет к раку – исследователи заметили формирование опухолей.

Ученые полагают, что можно каким-то образом изменить количество и качество гиалуроновой кислоты в организме человека, чтобы научиться противостоять раку. Следующим этапом исследований будет внедрение генов, кодирующих производство гиалуроновой кислоты, лабораторным мышам, с целью выяснить, не появится ли у них иммунитет к раку.

Подробности: http://compulenta.computerra.ru/chelovek/meditsina/10007421/

Знакомимся с этим уникальным животным поближе:

Внешний вид

Мелкие грызуны с длиной тела 8—10 см, хвоста — 3—4 см и весом 30—35 г. Самки крупнее: весят от 50 до 80 г. Внешний вид свидетельствует об адаптации к подземному образу жизни. Сложение тяжёлое. Голова относительно крупная, на укороченной шее. Глаза крошечные — 0,5 мм, зрение слабое. Наружные ушные раковины редуцированы, однако слух острый, о чём свидетельствует обширный репертуар звуков, издаваемых землекопами. Обладают острыми обонянием и осязанием; их морды и хвосты покрыты чувствительными вибриссами, в частности позволяющими землекопам легко двигаться по тоннелям как вперёд головой, так и вперёд хвостом.

Волосяной покров почти отсутствует. Густые волоски растут только между пальцами лап, увеличивая их поверхность, что помогает зверькам копать. Конечности короткие и тонкие. Большие выступающие зубы сзади изолированы выростами губ, благодаря чему земля во время рытья не попадает в ротовую полость. Около 25 % всей мышечной массы приходится на мышцы челюстей (у человека такая доля приходится на мышцы ног). Кожа голая и морщинистая, розовая или желтоватая.

Образ 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 в подземных кладовых. Воды не пьют; жидкость получают вместе с пищей. В неволе поедают разнообразные фрукты и овощи.

Голые землекопы живут подземными колониями из 70—80 особей, хотя наблюдались колонии численностью до 295 особей. Общая длина туннелей, занимаемых одной колонией, может достигать 3—5 км, а ежегодные выбросы земли при рытье — 3—4 тонны. Обычный диаметр туннеля — 4 см; проходят они на глубине до 2 м, соединяя гнездовые камеры, уборные и кормовые участки. На поверхность землекопы обычно не выходят.

Туннели роют коллективно; как правило, расширяют их после дождей, когда почва становится более мягкой. Рабочая особь, идущая впереди, вгрызается резцами в твёрдую почву, которая затем отгребается к выходу из туннелей по «живому конвейеру» — цепочке из 5—6 животных. Периодически переднего рабочего подменяет один из задних.

Особенности социальной организации

Голые землекопы эусоциальны — социальная структура их колоний похожа на структуру колоний общественных насекомых. Все особи в колонии состоят в родстве; отселяются редко. Инбридинг обычен, что приводит к высокой степени генетического сходства между членами колонии. Во главе колонии находится единственная самка-производительница (матка, или королева), которая спаривается только с 2—3 фертильными самцами. Все остальные землекопы, как самки, так и самцы, являются рабочими особями. Физиологически они способны к размножению, однако не участвуют в нём, пока находятся в колонии (как правило, всю жизнь). Как и у многих общественных насекомых, если удалить из колонии матку, несколько рабочих самок вступают в яростную борьбу за место королевы. Когда самка становится королевой, она заметно увеличивается в размерах; у взрослых особей это происходит за счёт увеличения расстояния между позвонками.

Функции, выполняемые рабочими, зависят от их размеров. Мелкие особи поддерживают систему туннелей, помогают заботиться о детёнышах и разыскивают пищу. Самые крупные стерильные особи являются «солдатами», видимо, защищающими колонию от главных врагов землекопов — змей. Большую часть года, помимо сезона дождей, на их долю приходится всего 5 % общей работы (при 25—40 % численности внутри колонии). После сезона дождей они активно расширяют сеть туннелей и частично расселяются, основывая новые колонии. Поведение рабочих средних размеров носит промежуточный характер. «Касты» у голых землекопов с возрастом переходят одна в другую, и между ними нет чёткого разграничения, наблюдаемого, например, у муравьёв. Самка занимается исключительно деторождением, за годы жизни производя сотни детёнышей (в одном случае за 12 лет было задокументировано около 900 детёнышей).

Обладают развитой звуковой коммуникацией: голые землекопы способны издавать не менее 18 видов различных звуков — больше, чем любые другие грызуны.

Метаболизм

В отличие от большинства млекопитающих землекопы не способны поддерживать постоянную температуру тела, и она колеблется в зависимости от температуры окружающей среды. Они замедляют потерю тепла, собираясь большими группами, а также подолгу греются в близких к поверхности туннелях. Замедленная скорость метаболизма (вдвое ниже, чем у других грызунов) позволяет землекопам выживать в подземных туннелях при очень низком уровне кислорода и высоком — двуокиси углерода.

Особенности размножения

Самка-производительница

Потомство в колонии приносит только самка-королева. Она спаривается лишь с несколькими фертильными самцами, и их отношения остаются постоянными на протяжении многих лет. Беременность длится около 70 дней. Королева может приносить новый помёт каждые 80 дней; в году бывает до 5 помётов. Новорождённый весит менее 2 г. Число детёнышей в помёте больше, чем у других грызунов таких размеров. Оно колеблется от 12 до 27 (максимальное число среди млекопитающих), хотя сосков у самки всего 12. Исследования, проведённые американскими зоологами из Корнеллского университета, позволили установить, что обилие молока у самки позволяет детёнышам кормиться по очереди. Таким образом, у голых землекопов основа социального поведения закладывается ещё в раннем возрасте. Королева выкармливает детёнышей около 4 недель, хотя переходить на твёрдую пищу они начинают уже в возрасте 2 недель. Детёныши также поедают фекалии, которые выделяют для них рабочие особи; таким образом они получают бактериальную флору, необходимую для переваривания растительной пищи.

Молодые землекопы начинают выполнять функции рабочих в возрасте 3—4 недель. Физиологически способными к размножению становятся около 1 года. Продолжительность жизни голых землекопов беспрецедентна для мелких грызунов: в неволе они доживали до 26 лет. Королевы живут не менее 13—18 лет. Механизмы, поддерживающие такую высокую продолжительность жизни, точно неизвестны. Объединенная группа биологов из США и Израиля опубликовала в последнем номере журнала Aging Cell статью, в которой подтверждается высказанная ими в мае гипотеза о причинах необычно высокого долголетия восточноафриканских грызунов Heterocephalus glaber, известных как голые землекопы. В мае исследователи (в основном из Университета Тель-Авива и Техасского университета, где находится самая крупная в США колония этих грызунов — более 2000 особей) заявили, что, по всей видимости, причина долголетия голых землекопов заключается в высоком содержании белка NRG-1. Он находится в мозжечке, то есть в той части мозга, которая управляет двигательной активностью.

Значение для человека

В местах своего обитания достаточно многочисленны. Наносят некоторый ущерб сельскохозяйственным посевам, особенно полям батата.

10 ноября 2011 года в научном журнале Nature опубликована статья о некоторых результатах работы по расшифровке генома голого землекопа и его первичному анализу. По мнению благотворительного фонда поддержки научных исследований «Наука за продление жизни», изучение голого землекопа — одна из 25 научных идей продления жизни.

Интересные факты

• Другим эусоциальным млекопитающим является дамарский землекоп (Cryptomys damarensis), также относящийся к семейству землекоповых.
• Голым землекопам свойственна асимметрия тела. Так, у самок зачастую 11 сосков — 5 на одной стороне тела и 6 на другой. Подобная асимметрия, предположительно, является результатом продолжительного инбридинга.
• Клетки кожи голого землекопа лишены нейротрансмиттера, известного как «вещество P», которое отвечает за передачу болевых импульсов в центральную нервную систему. Поэтому голые землекопы не чувствуют порезов и ожогов. Однако после инъекции данного нейротрансмиттера болевые ощущения появляются.
• Клетки кожи голого землекопа нечувствительны к кислоте даже при pH менее 3,5.[8]
• Кроме кислоты, кожа землекопа нечувствительна также к капсаицину, придающему жгучую остроту перцу чили.[8]
• Голые землекопы отличаются терпимостью к большим (смертельным для других животных) концентрациям углекислого газа.[8]
• Голые землекопы абсолютно не подвержены образованию раковых опухолей, благодаря двойному защитному механизму, контролирующему рост клеток. Это является одной из причин столь рекордной для грызунов продолжительности жизни.[9]
• Голые землекопы не пьют воды и питаются почти исключительно клубнями растений.[8]
• Нейроны голых землекопов способны полностью восстановить свою функцию после более чем получасового кислородного голодания, что в 6 раз превосходит аналогичный период для обычных мышей (имеющих те же размеры). Это вообще рекорд для млекопитающих. Голые землекопы сохранили на всю жизнь способность сопротивляться нехватке кислорода, которая у человека присутствует только в самом начале жизни, при родах[10].
• Один из персонажей мультфильма Ким Пять-с-плюсом — голый землекоп Руфус.