Направи дарение на училище!

Едно създание може да оцелее хилядолетия в така нареченото „Море на смъртта“

В космическия кораб, наредени в спретнати купчинки, имало редици от спящи астронавти. Всеки обвит в своята „черупка”, би могъл да оцелее 10 хиляди години.

Това не били обикновени космически пътници. В следващите седмици, след като паднали от небето върху бледосинята планета, те разтворили своите обвивки и се развили до напълно оформени водни чудовища: те са сьомгово розови, имат 3 очи и 11 чифта бойни крака.

Това наистина се е случило. Годината била 1972, а спящите пътници били ракообразните артемии, известни още като „морски маймуни“, които се завърнали от мисията до луната Аполо 16. Те били отнесени в космоса, за да се тества влиянието на космическата радиация върху космонавтите.

Този несигурен експеримент изисквал почти неразрушими създания, върху които да се експериментира. Захванали се с артемиите, чиито умения за оцеляване са невероятни.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Можеш спокойно да ги изсушиш, да ги подпалиш, да ги потопиш в алкохол, да ги лишиш от кислород, да ги облъчваш с ултравиолетова светлина, да ги вариш на 105 градуса или да ги изстудяваш на температури, близки до абсолютната нула, когато атомите спират да се движат. Могат да оцелеят нива на pH, които биха разложили човешката кожа, вода с 50% соленост или вана с инсектициди. Чувстват се добре във вакуумно пространство или при смазващото налягане на дълбочина от 6 000 метра под равнището на океана.

Сега започваме да разбираме как го правят.

Космосът е пропит с високоенергийни частици, наречени космически лъчи, които лесно проникват през клетки, тъкани и през алуминиевите стени на космическия кораб. Луната е перфектното място, на което да се изследват техните ефекти.

Експериментът „Biostack I” включвал купчини от зародиши на артемии, както и семена от растения и бактериални спори между слоеве от чувствителни към радиация материали. Всички лъчи, които прониквали през купчината щели да попаднат върху този чувствителен слой и така учените от НАСА щели да знаят точно кои пътници са били уцелени.

От 110 зародиша на океански скариди, които поели галактически куршум, много се излюпили – макар и с деформации – а някои дори изживели пълноценно живота си като скариди.

Последвалият експеримент, наименуван „Biostack II” бил отнесен на луната от Аполо 17 по-късно същата година и постигнал подобни резултати.

Странното е, че артемиите изглеждат доста крехки, с техните висящи крачета и дълги антени. Каква е тайната им?

Въпреки името си, морските маймуни не живеят в открития океан. Те плуват в солени басейни и езера от Голямото солено езеро в Юта до Каспийско море от повече от 100 милиона години.

Те не са скариди, но принадлежат на същата група ракообразни. Дребни са – само 15мм дълги. Хранят се с водорасли, които си филтрират от водата. Плуват наобратно и дишат през краката си, а женските не се нуждаят от мъжки, за да се възпроизвеждат.

Решаващо е това, че имат уникален афинитет към солта. Могат да толерират концентрации до 50%. Такава вода е много по-солена от океанската, която има само 3.5% сол, и солта е на границата да кристализира. Артемиите нямат проблем с това.

Но има уловка: ако живееш в езеро, винаги има опасност то да пресъхне. Басейните и езерата, които океанските скариди обитават, редовно изчезват за няколко месеца, години или десетилетия. Това би трябвало да е огромен проблем, но артемията просто се изсушава.

Когато условията са благоприятни, женските артемии снасят яйца с тънка обвивка, които се излюпват веднага. Но когато храната е оскъдна или нивата на солта се покачват, те преминават към план Б. Тогава снасят цисти с по-твърда обвивка, всяка от които съдържа почти напълно развита ларва.

Тези цисти са способни да издържат почти пълна дехидратация, като загубят до 97% от съдържанието си на вода. Всички животоподдържащи процеси спират и те навлизат в състояние на летаргия, наречено анхидробиоза – странен застой между живота и смъртта.

Както всеки, който е отглеждал като домашни любимци артемии знае, че за да съживиш зародиша, трябва само да добавиш вода. Цистите си възвръщат 1,4 пъти от теглото за 24 часа, преди да се излюпят в ларва с размера на точката в края на това изречение. В момента, в който се излюпят, имат само едно примитивно око, макар че си добавят още две усъвършенствани очи след това.

Това е агресивна стратегия за агресивна среда, и работи. През 90-те години екипи, търсещи петрол, сондирали около Голямото солено езеро, когато извадили килимче от цисти между два слоя сол. Чудейки се дали ще се излюпят, изсипали малко вода и няколко от тях, според сведенията, се излюпили. Радиоактивното датиране показало, че те са били там 10 хиляди години.

Как са се справили?

Водата е течността, в която молекулите в клетките ни се движат и се смесват, осъществявайки животоподдържащите химични реакции. Отнемането на водата води тези процеси до застой.

За повечето животни, загубата на прекалено много вода не само прекратява процесите, а води до летален край. Хората могат да загубят само 15% от водата в тялото си, а някои животни могат да загубят повече от 50%.

Когато водата е премахната, молекулите в клетките ни губят триизмерната мрежа, която ги поддържа. Протеините, захарите и хромозомите се деформират и разрушават.

Предизвикателството е да се поддържа формата на молекулите, след като се окажат в пресушена среда. Затова, океанските скариди имат сладко решение: те превръщат клетките си в кристална захар.

Цистите са пропити с необикновена захар, наречена трехалоза, която съставя до 15% от сухото им тегло. Тя придобива твърдост, като тази на стъклата на прозорците. Тази матрица крепи протеините и мембраните, поддържайки тяхната структура и ги замразява на едно място.

Трехалозата е магическата съставка, която свързва повечето организми, които могат да изпадат в летаргично състояние, включително почти неразрушимите тардигради, някои червеи нематоди и ларвата на африканската муха Polypedilum vanderplanki.

Самата трехалоза позволява на артемията да се справи с дехидратацията. Но това може да е ключът за много други способности. Както се оказва, отказът от водата има някои изненадващи бонуси.

При виските температури, които хората предпочитат, водата е известна със своите животворни свойства. Но ако я изстудиш или затоплиш прекалено, тя става смъртоносна. Ледените кристали действат като малки ножове, разкъсващи клетките отвътре. Водата в течно състояние се разширява, когато достига точката си на замръзване или кипене, което има подобни летални ефекти.

Ако премахнеш водата, премахваш и тези опасности. Още повече, радиацията също губи ефекта си.

Обикновено космическите лъчи взаимодействат с водните молекули в тялото. Това освобождава високо реактивни кислородни форми, включително химикали, подобни на белината. Тези химикали вилнеят из клетките и тъканите, разрушавайки всичко по пътя си. Изсушените зародиши на артемиите избягват тази опасност.

Все пак, дехидратацията не може да предпази от всичко. Не предпазва ДНК от директно съприкосновение с космически лъч и не може да спре разгъването на протеините, когато се нагреят. Затова артемиите са развили някои други трикове – от ДНК-поправящи молекули до протеин, който изобщо няма фиксирана структура.

Защо им е необходимо да бъдат толкова издръжливи?

Изглежда готовността им да живеят на токсични места, прави живота им е по-безопасен.

Артемията обитава солени езера, условията в които са толкова враждебни, че са познати още като „морета на смъртта“. В Голямото солено езеро, например, солеността е между 5 и 27% в зависимост от количеството вода в него.

Езерото се намира на дъното на равен речен басейн, което представлява допълнително предизвикателство. Ако нивото на водата се понижи с 30 сантиметра, бреговата линия ще се премести с повече от километър и половина. От 1963 до 1986 година езерото се е разширило с близо 60%.

Ако стесняваща се брегова линия и силно солена вода не са достатъчни, при голямата надморска височина на Голямото солено езеро, създанията трябва да могат да се справят с 15% повече ултравиолетова светлина, отколкото има на морското равнище. Последната опасност е рискът от задушаване, защото солената вода има по-малко количество разтворен кислород.

Както може би предполагате, малко животни могат да се справят с такива крайности. Освен ларвите на два вида насекоми, наречени соленоводни мухи, артемиите имат езерото само за себе си. Което означава, че няма хищници, които да ги преследват.

Връзката на океанските скариди със солта обаче не е изцяло положителна.

Клетките им не могат да се справят с прекалено много сол, затова я изпомпват от тялото си и твърдите им външни обвивки я спират да се вмъкне обратно. Това е изтощаващ процес, затова може да ви бъде простено, ако се чудите защо изобщо си правят труда да живеят в солени езера.

Изглежда ключът е тяхната диета. За да могат да оцелеят на жилави, токсични водорасли, артемиите са завързали приятелство с бактерия в стомаха си, която им помага да смила храната си. Odrade Nougue от Университета Монпелие във Франция се запитала дали всъщност микробите компаньони не са тези, които харесват солта, а не самите артемии.

В проучване, публикувано през септември 2015 година, Nougue и колегите ѝ отгледали ларва на артемия в стерилна среда, за да избегнат заселването на стомашната бактерия, и след това я изложили на различни концентрации на соленост. Сторила същото и с бактерия, която имала нормални стомашни микроби.

Оказало се, че стерилната артемия се справила по-добре във вода с по-ниска соленост, докато групата с бактериите в стомаха, имала нужда от много сол. Според Nougue това подсказва, че артемиите са жертви на симбиотичните си партньори. Те не могат да живеят без стомашната си бактерия, а бактерията има нужда от сол, затова артемиите трябва да се справят и със солта.

Въпреки предизвикателствата, животът в толкова силно солена вода предлага и голяма отплата: богата е на водорасли и няма конкуренция. В Голямото солено езеро артемиите наброяват милиарди. Всяко лято, когато женските снасят яйцата си, повърхността на езерото се покрива с плътни мраморни петна, а бреговете са залети от розовото поколение. На следващата пролет, когато езерото се затопля, милиарди малки ларви започват да се излюпват.

Всички тези яйца и артемиите обезпечават голям бизнес в региона, който събира около 9 хиляди тона яйца, ларви и възрастни индивиди в периода между октомври и януари. Това се равнява на 45 големи сини кита.

Тъкмо издръжливостта на артемиите ги прави толкова интересни. Техните цисти биват вакуумирани или консервирани и продавани навсякъде по света.  След 24-часов инкубационен период, ларвите стават храна на рибите в търговските ферми.

Могат също да се ядат директно, както ги е яло местното американско население хиляди години. Били са предложени и като източник на храна за дълги пътувания в космоса.

Интересът на медицината към техните цисти също се покачва, заради използването на „захарно стъкло“, за да оцелеят при дехидратацията. Този механизъм може да запазва ваксините свежи в отдалечените райони, където замразяването е трудно, да доставя инсулин за диабетици без нужда от инжекция или да повишава срока на годност на някои кръвни продукти. Много от тези продукти са достигнали до етап клинични изпитвания.

Проучване от 2009 година показва, че човешките клетки могат да бъдат запазени по този начин, чрез смес от химикали, включително трехалоза. В бъдеще, тази захар може да бъде използвана за запазване и на човешки яйцеклетки.

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!