Голых землекопов не жжет ни кислота, ни перец

Голова голого землекопа (Heterocephalus glaber) крупным планом. С помощью выступающих резцов землекопы роют землю. Рот при этом остается плотно закрытым. Около четверти всей мышечной массы животного приходится на мышцы челюстей. Фото © Raymond Mendez с сайта animals.nationalgeographic.com
Голова голого землекопа (Heterocephalus glaber) крупным планом. С помощью выступающих резцов землекопы роют землю. Рот при этом остается плотно закрытым. Около четверти всей мышечной массы животного приходится на мышцы челюстей. Фото © Raymond Mendez с сайта animals.nationalgeographic.com

Голый землекоп — одно из двух известных науке эусоциальных позвоночных, единственное млекопитающее с непостоянной температурой тела, покрытое самым скудным среди всех наземных млекопитающих волосяным покровом, абсолютный чемпион среди грызунов по продолжительности жизни и по разнообразию издаваемых звуков — кроме того, еще и нечувствителен к некоторым формам боли. Исследования показали, что голые землекопы не реагируют на воздействие кислоты и капсаицина (вещества, содержащегося в остром стручковом перце). Частичная потеря болевой чувствительности, возможно, связана с тем, что в многокилометровых подземных ходах голых землекопов из-за плохой вентиляции накапливается углекислый газ. На влажных стенках ходов и на слизистой дыхательных путей землекопов образуется угольная кислота H2CO3. Кожа и дыхательные пути этих животных устойчивы к действию кислоты, поэтому они могут себе позволить вовсе ее не чувствовать. Есть надежда, что исследования причин нечувствительности голых землекопов к определенным формам боли помогут разработать новые обезболивающие средства для людей.

Голые землекопы в неволе. Фото с сайта www.cas.vanderbilt.edu
Голые землекопы в неволе. Фото с сайта www.cas.vanderbilt.edu

Голый землекоп (Heterocephalus glaber) — подземный грызун, обитающий в Эфиопии, Кении и Сомали, — имеет множество необычных особенностей, отличающих его от других млекопитающих.

Волосяной покров голого землекопа столь скуден, что волосы нигде полностью не покрывают кожу, их общее число на всей поверхности тела составляет лишь около 100. Даже «голая обезьяна» (человек) далеко не такая голая, не говоря о других наземных млекопитающих.

Кроме того, все млекопитающие, за исключением одного только голого землекопа, гомойотермны (теплокровны), то есть обладают способностью поддерживать постоянную температуру тела в пределах некоторого диапазона температур окружающей среды. Голые же землекопы пойкилотермны (холоднокровны), как ящерицы или змеи.

Голый землекоп — одно из двух известных науке позвоночных (второе — дамарские землекопы, Cryptomys damarensis), которым свойственна эусоциальность, то есть подлинно общественный образ жизни — с кастами, между которыми есть разделение труда, с совместной заботой о потомстве и даже (что встречается не у всех эусоциальных животных) с неспособностью рабочих особей к размножению. Примечательно, что возможность обнаружения эусоциальности у подземных грызунов была предсказана зоологом Ричардом Александером (Richard D. Alexander) в то время, когда образ жизни голых землекопов был еще неизвестен науке.

Покрытые шерстью родственники голых землекопов — дамарские землекопы (Cryptomys damarensis). За исключением этих двух видов, млекопитающим, по-видимому, не свойственна эусоциальность (подлинно общественный образ жизни). Даже в челов
Покрытые шерстью родственники голых землекопов — дамарские землекопы (Cryptomys damarensis). За исключением этих двух видов, млекопитающим, по-видимому, не свойственна эусоциальность (подлинно общественный образ жизни). Даже в человеческом обществе нет того упорядоченного распределения трудовых и, тем более, репродуктивных функций, какое наблюдается у общественных землекопов, а также у многих общественных насекомых, например медоносных пчел. Фото © Tim Jackson с сайта www.sciencenewsforkids.org

Максимальная продолжительность жизни у голых землекопов составляет более 28 лет, в несколько раз больше, чем у любых других грызунов. Кроме того, по-видимому, ни один другой грызун не способен издавать столько разных звуков, сколько издают голые землекопы, — не меньше 18.

Ко всем необычным свойствам голого землекопа теперь добавилось еще одно. Томас Парк (Thomas J. Park) из Иллинойсского университета в Чикаго (University of Illinois at Chicago) и несколько его коллег из США и Германии опубликовали в интернет-журнале открытого доступа PLoS Biology работу, показывающую, что кожа голых землекопов нечувствительна к кислоте и капсаицину (жгучему веществу, придающему остроту стручковому перцу), а также что при действии на кожу этих животных высоких температур не происходит повышения чувствительности кожи к температурным стимулам, как это бывает у остальных млекопитающих. Голые землекопы утратили в ходе эволюции эти реакции на раздражители, но другие реакции у них сохранились: они воспринимают температуру окружающей среды, обладают тактильной чувствительностью и испытывают боль, если их уколоть или ущипнуть. Отсутствие болевой реакции на кислоту пока не обнаружено ни у одного другого позвоночного.

Частичная потеря болевой чувствительности у голых землекопов, возможно, связана с накоплением углекислого газа в их плохо вентилируемых подземных ходах. На влажных стенках ходов и на слизистых дыхательных путей землекопов при растворении CO2 в воде образуется, как в газировке, угольная кислота (CO2 + H2O <=> H2CO3). Концентрация углекислого газа в подземных ходах достигает по крайней мере 2%, а иногда, возможно, и 10%. Для людей такое большое количество CO2 в воздухе вредно, оно вызывает жжение век и дыхательных путей, но землекопы выработали устойчивость к действию таких концентраций кислоты и могут позволить себе при контакте с ней не чувствовать боли.

Двадцатидвухлетняя студентка Корнелльского университета Дара Нойманн (Dara Neumann) и голый землекоп, который на несколько лет ее старше. Фото с сайта www.sciencenewsforkids.org (© Cornell University, 2002)
Двадцатидвухлетняя студентка Корнелльского университета Дара Нойманн (Dara Neumann) и голый землекоп, который на несколько лет ее старше. Фото с сайта www.sciencenewsforkids.org (© Cornell University, 2002)

Исследования чувствительности у голых землекопов были начаты после того, как выяснилось, что в их коже отсутствует вещество P (substance P), отвечающее за передачу в спинной и головной мозг сигналов о воздействии некоторых болевых раздражителей. Когда оказалось, что у этих животных нет чувствительности к кислоте и капсаицину, то, чтобы проверить, какую роль в этом играет отсутствие вещества P, исследователи втирали в кожу землекопов на одной из задних ног сыворотку с вирусом герпеса (ДНК которого способна встраиваться в геном зараженной клетки), предварительно внедрив в ДНК вируса гены, отвечающие за синтез вещества P. Из-за этого кожа на задней ноге у исследуемых особей стала чувствительной к капсаицину (животные начали реагировать на его воздействие, облизывая обожженную капсаицином ногу), но утраченная в ходе эволюции чувствительность к кислоте так и не восстановилась, то есть, по-видимому, ее утрата обеспечивается и каким-то иным механизмом, а не только утратой вещества P.

Есть надежда, что дальнейшие исследования частичной нечувствительности голых землекопов к боли позволят разработать новые обезболивающие средства для другого лишенного шерсти млекопитающего — человека. Молекулярные механизмы чувствительности к кислоте (по-видимому, сходные у всех позвоночных) еще далеко не выяснены. Отсутствие такой чувствительности у голых землекопов делает их удобным объектом для исследования этих механизмов.

Парк и его коллеги планируют изучить чувствительность к кислоте и у других животных, умеющих переносить высокие концентрации углекислого газа в воздухе, в частности у одного из видов сурков (Marmota broweri) и у пещерной летучей мыши Tadarida brasiliensis.

Источник: Thomas J. Park et al. Selective inflammatory pain insensitivity in the African naked mole-rat (Heterocephalus glaber) // PLoS Biology. 2008. V. 6. No. 1.

Cм. также:
1) Anna Petherick. Naked mole-rats don't feel the burn // Nature News. 28.01.2008.
2) Charles Q. Choi. Strange creatures immune to pain // LiveScience. 28.01.2008.
3) Алексей Гиляров. Ленивые землекопы совершают подвиги в дождливую погоду // «Элементы», 10.04.2006.
4) Новая загадка голого землекопа // Scientific.ru, 16.12.2002.
5) Ж. И. Резникова. Разнообразие сообществ животных и подходы к их классификации (глава 8.2.1 из книги «Интеллект и язык животных и человека. Основы когнитивной этологии». М., Академкнига, 2005).

Петр Петров


18
Показать комментарии (18)
Свернуть комментарии (18)

  • ibrakadabra  | 01.02.2008 | 09:39 Ответить
    а почему любимым методом биологов является, мягко говоря, садизм? То есть нужно втереть кому-то вирус, отрезать конечность или совершить еще что-либо такое?
    такая "наука" никуда не приведет... у нее просто нет будущего... "ученые" садисты сами похожи на слепых мышей, которые грызут небезыствестный "гранит"...
    Ответить
    • n0isy > ibrakadabra | 01.02.2008 | 10:34 Ответить
      Это еще ничего. Что делал Ньютон с мышами летучими, лучше детям до 16 лет не рассказывать...
      Ответить
      • ibrakadabra > n0isy | 01.02.2008 | 11:41 Ответить
        я сказал садизм. Но пожалуй все же правильнее назвать это своим именем - сатанизм. Он доведет известно куда. Взять хотя бы такой тройственный био-пример.
        1. Проект TRANSCONTAINER - "нацелен на разработку эффективных и стабильных биологических генномодифицированных систем сдерживания для важных культур, выращиваемых для семян (масляный рапс), для плодов (томато и баклажаны) и для вегетационных частей (береза, тополь, райграсс, овсяница, сахарная свёкла)... в целях понимания о благодарного восприятия новых достижений биотехнологии..."
        2. Проект Сo-extra (в нем "работают" и россиянские ученые тоже) - "нацелен на отслеживание ГМО в пищевых цепочках и содействие сосуществованию (NB = вытеснению) ГМ-культур и традиционных сельхоз культур, ...а также для упрощения маркировки и контроля содержания ГМО в потребительских продуктах"
        3. Проект SIGMEA - занят пшеницей, маисом, свёклой и распсом и "нацелен на выявление социально-экономических реакций на внедрение ГМО (среди фермеров и потребителей), роли страховых компаний в отведении рисков протестов граждан через суды, и выработку био-показателей тотальной обнаруживаемости (total traceability) ГМО в сельхоз культурах"
        Да здраствует непредвзятая наука и ученые! Что будут кушать будущие поколения и что из них вырастит - ученым наплевать! Им наплевать на врожденные болезни и вырожденных детишек (метилирование и прочее охренирование - ген. и эпиген. пороки). Впрочем, зачем грустить? Ведь будущее за биороботами;))) На сей радостной ноте, прощаюсьс Вами и с Ньютоном и его мышками. Неужто он им крылья отрезал?)))
        Ответить
        • SoKoBaN > ibrakadabra | 18.11.2011 | 10:42 Ответить
          3 признака необразованного (возможно малолетнего) читателя научных новостей:
          1. На родном языке пишет неграмотно, речь не идет об опечатках.
          2. НИ ХРЕНА не разбирается в теме, которую комментирует.
          3. Отличается такой резкой всепобеждающей категоричностью суждений, что ей может позавидовать даже Яхве, Аллах и древние боги Инков или Майя.
          Ну и идея фикс, конечно, например, что ГМО - это обязательно вредно вне зависимости от сути модификации.
          Ответить
    • PavelS > ibrakadabra | 02.02.2008 | 19:19 Ответить
      Если у вас вызывает недовольство методов ученых, то вы можете попробовать любой свой метод. Хоть взять за основу религиозную деятельность. И если это будет практически успешным (в т.ч. коммерчески успешным), то вполне возможно что ваш метод подхватит и мэйн-стрим науки.
      Ответить
    • Bar > ibrakadabra | 03.02.2008 | 10:03 Ответить
      У Вас какое-то извращенное понятие о современной биологии! По-моему, именно <такая "наука"> сделала очень много для человечества
      Ответить
  • Алексей Гиляров  | 01.02.2008 | 19:05 Ответить
    Голые землекопы - это действительно удивительнейшие звери. Для человека 10% СО2 в воздухе - это, кажется, уже летальная доза. Но самое интересное, это конечно эусоциальность, и возникающие здесь параллели с общественными насекомыми - например, муравьями.
    Ответить
    • Petrov-Uralskiy > Алексей Гиляров | 01.02.2008 | 20:25 Ответить
      О да! Они даже с человеком могут поспорить по степени уникальности. Костерин пишет: "человек ведь не происходил от обезьяны, а просто является одной из них". Голый землекоп тоже является одним из грызунов, но как же он сильно отличается от своих близких родственников! Быть может, не меньше, чем человек от шимпанзе.
      Ответить
      • Bar > Petrov-Uralskiy | 02.02.2008 | 17:57 Ответить
        Ну что за антропоцентризм?! По-моему, человек - совсем не уникальный. Обезьяна как обезьяна...
        Ответить
        • Petrov-Uralskiy > Bar | 02.02.2008 | 21:08 Ответить
          Геном очень близок к геному шимпанзе, но внешне все же трудно спутать, и, к тому же, речь (случай вообще уникальный в живой природе). Шимпанзе можно научить говорить, но только жестами, а нормальным человеческим языком никто, кроме человека, по-настоящему овладеть не может.
          Ответить
          • PavelS > Petrov-Uralskiy | 03.02.2008 | 06:01 Ответить
            Думаю, шимпы тоже не путают себе подобных с другими. А про то что люди делятся на Греков и варваров немых - давно известно.
            Ответить
          • Bar > Petrov-Uralskiy | 03.02.2008 | 09:55 Ответить
            А нормальным языком шимпанзе никто, кроме шимпанзе, по-настоящему овладеть тоже не может... Ну да, речь, конечно, уникальна, с этим не поспоришь,но ведь каждый живой организм по-своему уникален! А то, что они так не похожи на нас - это не признак какой-то биологической неуспешности и отсталости.
            Ответить
            • Petrov-Uralskiy > Bar | 03.02.2008 | 15:57 Ответить
              У шимпанзе нет языка в узком смысле этого слова. БСЭ дает такое определение (наверное, небезупречное, но вполне осмысленное): "Язык, стихийно возникшая в человеческом обществе и развивающаяся система дискретных (членораздельных) звуковых знаков (см. Знак языковой), предназначенная для целей коммуникации и способная выразить всю совокупность знаний и представлений человека о мире." В той же статье БСЭ сказано: "Я. качественно отличается от т. н. Я. животных, представляющего собой набор сигналов, передающих реакции на ситуации и регулирующих поведение животных в определенных условиях." Думаю, это верно.

              Каждый живой организм по-своему уникален, но человек (благодаря речи, конечно) вполне может считаться самым уникальным. Даже в чисто биологических терминах: непревзойденный эдификатор (способный жить в любых земных условиях), крупнейший консумент что первого, что второго порядка, вид с самым сложным поведением.

              Не думаю, что во мне говорит антропоцентризм. По-моему, это вполне объективная оценка. Сложно найти другой вид, обладающий сравнимым числом уникальных свойств. Но это, разумеется, не говорит о какой-то биологической неуспешности и отсталости других видов!
              Ответить
  • tt77  | 01.02.2008 | 19:24 Ответить
    28 лет!
    Ответить
  • int  | 02.02.2008 | 15:08 Ответить
    Прикольные зверьки :)
    Ответить
  • Алексей Гиляров  | 03.02.2008 | 11:08 Ответить
    А не связана ли столь длительная продолжительность жизни землекопов с их частичной эктотермнотью (холоднокровностью в просторечии). Если значительная часть жизни проходит, условно говоря, в "спячке", при низкой скорости метаболизма, то старение идет медленнее. Любопытно, что из весьма четкой зависимости максимальной продолжительности жизни от массы тела у млекопитающих (слоны живут куда дольше чем мыши; корреляция для большой выборки разных видов высокая и достоверная) выпадают рукокрылые (летучие мыши) - при малой массе тела они отличаются весьма длительной продолжительностью жизни. В качестве наиболее вероятного объяснения обычно предлагается как то, что значительную часть жизни они проводят в спячке, при крайне низком уровне обмена. Но речь идет о видах умеренной полосы, где реально длинная зима! На том графике (есть в книге Hutchinson Introduction to Population Ecology 1978 и воспроизведен в моем учебнике Популяционная экология 1991) землекопов нет, а то бы они составили компанию летучим мышам и корреляцию для всего класса ослабили.
    Ответить
    • Petrov-Uralskiy > Алексей Гиляров | 03.02.2008 | 16:13 Ответить
      Наверняка эти вещи связаны. Об этом говорил и Stan Braude, который, кажется, первым и открыл долгожительство голых землекопов:

      "Another way to think of it is, their gross life span might be 28 years, but their metabolism is going in these short bursts so maybe the net damage is only 3 or 4 years of net use," said Braude. "They're living their life in pulses."

      ( http://www.sciencedaily.com/releases/2007/10/071015225336.htm )

      У меня сейчас, к сожалению, нет под рукой Вашего учебника, но мне кажется, что рассчитывая такую корреляцию для всех млекопитающих, голых землекопов следовало бы (оговорив это) не включать в расчеты. Ведь очевидно, что для пойкилотермных животных закономерности должны быть другие. А с летучими мышами, наверное, если учитывать у всех видов только продолжительность активной жизни, то они окажутся ближе к общему правилу.
      Ответить
  • Абу Азис  | 13.01.2009 | 15:49 Ответить
    Кстати, у голых землекопов матриархат, есть доминирующая самка-королева, которая имеет на несколько позвонков больше чем остальные особи. Для то что-бы иметь возможность выкармливать больше детенышей.
    Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»