«Микросупергерои. Самый живучий». Глава из книги
Суперспособность: криптобиоз
С криптобиозом люди знакомы давно. Устойчивость к высыханию есть у растений, вернее, у семян.
Почти любое семечко можно высушить, а потом размочить, и из него вырастет растение. Это возможно благодаря тому, что в семенах накапливается сахароза. В быту она называется сахаром, и её можно найти почти на любой кухне.
Так что происходит, когда семечко высыхает? При высушивании семечка сахароза внутри клеток за счёт своих гидроксильных групп (–ОН) может заменять в клетках воду (у воды тоже есть гидроксильная группа –ОН) и не даёт разрываться клеточным мембранам.
А ещё в клетке сахароза не кристаллическая (не как в сахарнице!) и может окружать белки, не позволяя им разрушаться.
Интересно, что способность к криптобиозу имеют некоторые животные, например личинки комаров-звонцов, эмбрионы крошечной морской креветки-артемии, некоторые круглые черви, и... дрожжи!
Если добавить в дрожжи воды, они «оживут» и начнут с огромной скоростью размножаться, выделяя при этом углекислый газ. Вот почему поднимается тесто!
Только у животных в клетках накапливается не сахароза, а трегалоза. Трегалоза при высыхании превращается в «биостекло» и защищает от разрушения всё, что находится внутри клетки.
Но, оказывается, у тихоходок трегалозы очень мало или даже совсем нет!
У тихоходок обнаружили специальные белки (TDPs), которые тоже могут превращаться в «биостекло». В обычном состоянии у этих белков нет постоянной трёхмерной структуры. Но стоит только исчезнуть воде, они обретают продолговатую форму, упорядоченно слипаются друг с другом и образуют подобие стеклянной губки, в порах которой прячутся все необходимые для жизни молекулы, защищаясь от разрушения.
Но самое главное — превращение в «биостекло» у тихоходок — процесс обратимый! Если вода появится снова, то белки TDPs опять становятся бесформенными и разъединяются, освобождая целёхонькие молекулы клетки.
По молекулярному составу «биостекло» не похоже на любой другой вид стекла. Однако, подобно стеклу, является аморфным веществом: не имеет кристаллической решётки и по внутреннему устройству напоминает жидкость, но является одновременно достаточно твёрдым материалом (к аморфным веществам относятся ещё, например, воск и смола).
А ещё только у тихоходок есть специальный белок Dsup, который связывается с молекулами ДНК и защищает их от разрывов. Однако конкретный механизм работы этого белка учёным только предстоит открыть.
У тихоходок ещё много секретов. Например, такие важные ионы, как Na+, К+, Са2+, Mg2+, Сl− и пр., — это первое, что теряет обычная клетка при высыхании.
Но когда высыхают тихоходки, в их клетках количество и состав этих ионов практически не меняется. Это значит, что тихоходки обладают какой-то загадочной и мощной системой баланса ионов, исследовать которую было бы очень полезно.
А для чего это всё человеку?
Используя способность тихоходок к криптобиозу, можно сделать «сухие» вакцины, которые будут проще и дольше храниться и станут доступны всем в мире. Если разгадать, как тихоходки чинят свои молекулы ДНК, то можно будет лечить и предотвращать множество болезней людей! А медицина будущего будет вся основана на глубоком замораживании клеток, тканей и органов.
Сельское хозяйство. Если тихоходки откроют нам свои секреты, мы сможем создавать устойчивые к засухе растения, и в засушливых районах людям перестанет грозить голод. Ну а собранный урожай можно будет очень долго хранить, и он не испортится. А ещё можно делать устойчивые к замораживанию продукты и хранить их вечно!
Инженерия. Когда учёные научатся получать «биостекло» в лабораториях, а потом и в промышленных масштабах, это может перевернуть мир светодиодов, лазеров, солнечных батарей и оптического волокна.
Космос. А если мы сумеем разгадать, как тихоходки защищаются от космического излучения и радиации, и научить этому людей и других животных, тогда можно будет всерьёз говорить о дальних космических полётах и о городах на других планетах.
