Бавноходката – безсмъртното мъниче

Кой е най-екстремният организъм на земното кълбо? Толкова екстремен, че би могъл да живее в Космоса, без да бъде убит от жестокото звездно ултравиолетово лъчение, нито от пълната липса на въздух (вакуум)?

Това е едно същество, което може да оцелее след облъчване с количество радиация 500 пъти по-голямо от смъртоносната за човека доза. И още - при температури 3 пъти по-ниски от обичайните за полярните области и такива, на каквито обикновено готвите във вашата фурна.

Но това не е всичко - налягане от 6000 атмосфери няма да му попречи да има поколение, също както и никoй от изброените вече екстремни физични фактори. Скъпи читатели, на вашето внимание: бавноходката!

Що е то бавноходка?

Научното й наименование е Tardigrada (от гръцки tardus - бавно, и gradus - крачещ). Това е група от около 1000 вида животни с размери от 0,05 до 1,2 мм. Те спадaт към безгръбначните, но не принадлежат към членестоногите (ракообразни, насекоми, мнoгoножки или паяци), нито към мекотелите.

Еволюцията на бавноходките е мистерия и днес, тъй като тяхното тяло е меко и поради това трудно се запазва като вкаменелост (за да се получи добър фосил, е необходима твърда черупка или твърд външен или вътрешен скелет, а те отсъстват при бавноходките). Все пак има намерени останки на тардигради от камбрий, т.е. съществували са още преди 500 млн. години!

Как изглеждат?

Симетрично цилиндрично тяло с четири чифта крачета, завършващи с нокти. Имат обособена глава със сложни челюсти, повечето видове имат просто устроени очи. Тялото е разделено на сегменти и може да притежава различен брой нишковидни пипала, които служат като осезателни органи. Може да са обагрени във всякакви цветове - от черни или бели до ярки като червени, оранжеви, жълти, зелени, лилави, може да бъдат и прозрачни.

Външната обвивка на тялото съдържа хитин (веществото, от което е изграден външният скелет на членестоногите), но при бавноходките той не е в такова голямо количество и никога не се втвърдява, като резултат имат мека, подобна на кожа телесна обвивка. При нарастване на организма тя се сменя периодично като при паяците или змиите. Има както растителноядни, така и хищни видове.

Как се размножават?

Изключително интересно е, че при бавноходките се срещат всички възможни начини за полово размножаване. Те са разделнополови или хермафродити, като някои дори могат да се размножат без същинско оплождане, т.е. партеногенетично. Бавноходките снасят яйца, които също са необикновени - имат дебела мнoгoслойна обвивка, често снабдена с голям брой шипчета. Функцията на тази обвивка е да предпазва бъдещия организъм от неблагоприятни външни въздействия.

Къде живеят?

Бавноходките са широко разпространени - срещат се от Хималаите (на височина до 6000 м) до морските дълбини (7000 м под морското равнище) и от полярните ширини до екватора. Има сладководни, морски и сухоземни видове, като на сушата обитават мъхове, лишеи, почва, дори ледници.

Въпреки разнообразието от хабитати, които са покорили, където и да се намират, те имат нужда от вода, за да живеят и да се размножават. Морските и сладководните видове нямат проблем с наличието на течна вода, но на сушата е възможно бавноходките да имат достъп до нея само периодично. Ето защо за сухоземните видове е характерно да изпадат в анабиоза.

Анабиозата (от гръцки - връщане към живот) е състояние, наричано още мнима смърт, при което организмите прекратяват всякакви жизнени функции и на външен вид изглеждат като умрели. Нямат метаболизъм - не се хранят, не отделят, не дишат.

Особеното в това състояние, отличаващо го от абсолютната смърт, е, че то е обратимо.

Целта на изпадането в анабиоза е преживяването на неблагоприятни, често смъртно опасни промени в средата. Когато условията отново станат подходящи за живот, организмът в анабиоза възвръща виталността си и продължава съществуването си все едно никога не го е прекъсвало.

Има различни типове анабиоза в зависимост от това какъв климатичен фактор е стигнал критични за живота стойности - липсата на достатъчно вода предизвиква изпадане в анхидробиоза, a твърде ниските температури водят до криптобиоза. За бавноходките са характерни и двата типа.

За какво може да ни послужи изследването на анабиозата?

Когато знаем физиологичните и биохимичните механизми на изключването и включването на жизнените функции при организми, изпадащи в анабиоза, ние бихме могли да ги приложим и към други живи тъкани, органи и дори цели организми, за които анабиозата не е естествен процес.

Много полезни биха могли да са за

съхранението на органи,

отделени от тялото - удължаване на живота на органите за трансплантация, съчетано с непретенциозност към температурата и влажността на средата, в която се пренасят. Така ще е възможно да се спасяват човешки животи и в силно екстремни условия - отдалечени места или места с невъзможност за поддържане на подходяща ниска температура по време на транспорта.

В по-далечно бъдеще бихме могли да съхраним цял човек и той да бъде съживен след десетки или дори стотици години такъв, какъвто е бил преди "изключването" му. Защо изобщо бихме искали да го направим? Например космическите мисии до отдалечени на стотици и хиляди светлинни години от нас звезди и планети биха станали възможни. Една от пречките днес е невъзможността човек да доживее края на мисията. Тя би отнела неколкократно по-дълго време от средната продължителност на човешкия живот в наши дни.
Друга причина

човек да иска да бъде пренесен във времето

по този начин е например нелечимо тежко заболяване. Ако днес не познаваме лек за него, може би в бъдеще ще има такъв. Защо да не се даде шанс на болния да дочака решението на проблема от бъдещите медици и учени?
И трета причина - чистото любопитство как би изглеждал светът след 100 или 200 години.

Анабиозата може да се използва и за съхранение на биологични молекули в сухо състояние вместо в разтвор. Предимство на този тип съхранение е липсата на необходимост от точно определена температура и влажност при съхранението, а също и по-малкият обем, който заема сухата концентрирана субстанция в сравнение с разтворената.

Тези предимства водят до значително поевтиняване

на транспорта, а и на крайния продукт, който достига до потребителя. Методът, при който се премахва водното съдържание на биологичен разтвор и привеждането му в прахообразен вид, се нарича лиофилизация. Организмите, изпадащи в анхидробиоза, губят водата в тялото си, а при нова поява на вода си връщат виталното състяние. По аналогичен начин и биологичните молекули си връщат функционалното състояние при повторно добавяне на вода. Това е изключително полезно при транспортирането на различни белтъци между лаборатории в различни градове, държави или дори континенти - по-евтино и по-сигурно. Методът има и медицинско значение - на този принцип са създадени т.нар.

сухи ваксини,

които могат да се съхраняват много дълго време в температурни граници от -50 до +50 градуса по Целзий. Технологията се използва и за транспорт на кръвни банки.

Пример за приложение на тази технология в нашето всекидневие са мнoгoбройните лиофилизирани продукти като кафенца и супи на прах. Само им добавяме гореща или студена вода според продукта и виждаме пред себе си идентичен резултат с непрахообразен предшественик.

Тъй като живите организми използват анхидробиозата, за да се съхранят такива, каквито са били, без да губят никакви жизненоважни вещества, можем да сме сигурни, че и тази технология, тъй като е заимствана от природата, също се стреми да запази първоначалното съдържание на витамини и минерали в прахообразната храна. Те са там, просто са компактизирани, а когато им добавим вода, са годни за усвояване от организма също както и преди лиофилизирането!

Но защо точно бавноходките са по-интересни от всички останали видове, които могат да изпадат в анабиоза? За да може един организъм да се замразява и размразява, без това да увреди нежните структури на неговите клетки и тъкани, е необходимо да съществува

магическо вещество, което да ги защитава.

Тъй като при процеса на замразяване бавноходките губят 99% от водата в тялото си, впоследствие те се намират в твърдо и сухо състояние и клетъчните им структури са силно приближени и притиснати една до друга. За да не се слеят безвъзвратно, на помощ идва трехалозата. Това е молекула, която при наличие на вода е разтворена и напълно безвредна, а някои организми дори я използват като енергиен резерв вместо глюкоза. Когато обаче водата изчезне от заобикалящата я среда, трехалозата преминава в състояние на гел и обгръща плътно клетъчните елементи, отделяйки ги с тънък защитен слой. След възвръщане на водата в тялото гелът силно набъбва и раздалечава структурите, както са били преди изсушаването.

Трехалозата е дизахарид, изграден от две молекули глюкоза.

Насекомите например имат "кръвна трехалоза" вместо "кръвна глюкоза",

каквато имаме ние, хората. За летенето насекомите консумират много голямо количество енергия и затова трехалозата е много по-ефективна молекула за складиране и доставяне на енергия, тъй като при разграждането й се получават две глюкози и всяка от тях дава своя дял в енергообезпечаването.

Интересното при бавноходките е, че те нормално имат глюкоза! Тя се превръща в трехалоза само в екстремни условия, т.е. бавноходките използват само свойството й да защитава клетките в състояние на анабиоза, а не като енергиен източник.

Именно затова този мъничък организъм е желан обект за биохимични изследвания с приложения в медицината - бавноходката най-много прилича на нас в това отношение от всички други "възкръcващи" организми.

Автор: Мария Атанасова

Допълнителни факти

Удивителните свойства

Експериментално потвърдени данни сочат, че бавноходките могат да издържат:

- при няколкоминутен престой на 150 °C;

- няколко дни при -200 °C;

- облъчване с радиационно лъчение с интензивност 5700 Gy (за човека 10-20 Gy са леталната доза);

- налягане 6000 atm (на морското равнище е 1 atm);

- комбинация от вакуум и пълното UV лъчение на Слънцето както в лабораторни, така и в полеви условия.

В Космоса - проектът TARDIS 2007

Европейската космическа агенция (ЕSА) изведе през 2007 г. в орбита – и в открития Космос, няколко вида бавноходки, за да изследва способността им да оцеляват в крайно екстремни условия. Контролни организми били подлагани на същите физични влияния в лабораторни условия. Изследвано е влиянието на вакуум и на UV лъчение поотделно и в комбинация върху възрастни организми и върху неизлюпени яйца. Всички са показали, че не се влияят от вакуума, повечето не се влияели и от самостоятелното прилагане на UV лъчението.

Един от изследваните видове е показал, че дори и комбинираното влияние на двата смъртоносни за повечето земни организми (включително и за хората) фактори не оказва въздействие нито на способността възрастните облъчени индивиди да имат жизнеспособно поколение, нито на облъчените яйца да се излюпят и също да дадат свое жизнеспособно поколение.

Това е голяма новина в научния свят, тъй като дотогава се е смятало, че единствено бактерии са в състояние да оцелеят в суровите космически условия. Бавноходките са най-големите и най-сложно устроените организми, притежаващи такава способност.