Одними из самых необычных существ на планете по праву называют тихоходок. Это такое небольшое беспозвоночное, размером примерно 1 мм в длину.
И хотя тихоходку трудно назвать симпатичной, она тоже заняла свой уголок в зале интернет-мемов. Причина, конечно же, кроется в ее оригинальной внешности, которую видно лишь под сильным увеличением. Это существо выглядит как симбиоз Стича из мультфильма и мешка для сбора пыли из обычного пылесоса.
Иногда тихоходок в шутку называют водяным микроскопическим медведем. И услышав такое прозвище, многие думают, что это милое создание, хотя на самом деле они бы вызывали шок своим внешним видом, будь они чуток крупнее.
Внешний вид тихоходки
Представьте себе тело из 4 частей, размером до полутора миллиметров, которое увенчано необычной головой. По бокам у тихоходки есть четыре пары коротеньких ножек с несколькими коготочками, при этом одна пара ног развернута против хода существа. Благодаря подобному сложению, они реально очень медленно двигаются, перемещаясь в среднем всего на 2-3 миллиметра в минуту. Рот представляет собой пару острых клыков, которыми тихоходки вспарывают оболочки клеток мха и водорослей, которыми, собственно, и питаются.
У тихоходок наличествуют нервная, пищеварительная и половая системы, однако нет органов дыхания, и напрочь отсутствует кровь. Кислород они получают благодаря коже, а вместо крови у них в организме содержится жидкость, перенявшая все функции системы кровоснабжения. До сих пор ведутся споры: к чему же ближе тихоходки? Одни относят их к кольчатым червям, другие же утверждают – это нематоды, или даже членистоногие, но единой классификации пока что нет.
Ареал обитания тихоходок
Сегодня в России насчитывается около 120 видов тихоходок, а в общем по планете – более 900 их разновидностей. Благодаря особым способностям переносить очень неблагоприятные условия жизни, этот биологический вид распространен практически по всей планете. Их находили как в высокогорных районах на высоте более шести тысяч метров, так и в пучине океанов, на глубинах более 4000 метров. Также они живут в горячих гейзерах и во льдах Шпицбергена.
Распространяются они пассивными методами, то есть при помощи ветра, водных течений и других животных, которые переносят тихоходок на значительные расстояния. Основная масса этих существ является водными, то есть они живут преимущественно в морях, океанах, и пресных водоемах. Но также некая часть проживает в моховых подушках на суше. В одном грамме высушенного мха может проживать до тысячи тихоходок, что делает их одними из самых колониальных существ.
Основной рацион тихоходок
Пищей для тихоходок служат жидкости мхов и растений, а также более мелкие животные, такие как нематоды или коловратки. А самих тихоходок с удовольствием употребляют в пищу ногохвостки и клещи различных видов.
Уникальные свойства этих животных
Самые первые исследования этих поразительных существ выявили их и стойкость к окружающим условиям. Если вокруг условия не позволяют нормально функционировать, тихоходка способна впасть в анабиоз, а когда все нормализуется – снова «ожить». Такая удивительная способность обусловлена умением «высыхать», а при последующем появлении воды – возвращаться к жизни. В состояние анабиоза эти существа впадают, втягивая конечности внутрь туловища, и уменьшаясь в объеме. Метаболизм организма составляет 0.01% от нормы, а содержание жидкости падает примерно до 1% от нормального состояния.
Вот только несколько поразительнейших фактов об этих необычных организмах:
- Ученые нашли в пустыне мох, который предположительно был высушен в течение 120 лет, однако после добавления воды удалось обнаружить вернувшихся к жизни тихоходок!
- Температура в -193 градуса по Цельсию также не смертельна для этих животных. Более того – в жидком азоте они способны сохранять жизнь более 8 часов. Кипячение в течение часа – также не проблема для них.
- Радиационное излучение в 570 тысяч рентген убивает только половину из облучаемых тихоходок.
- Нахождение в вакууме не убивает этих поразительных существ. После погружения в сероводород и углекислый газ тихоходки также остаются живы.
- Тихоходки в состоянии анабиоза запросто выдерживаю давление в 6000 атмосфер, при этом это не отражается на их здоровье абсолютно никак!
- В космическом пространстве тихоходки также не погибают, и при возврате в нормальные условия возвращаются в свое обычное состояние.
Рано или поздно человечеству придется всерьез задуматься о колонизации космоса. Но даже если будут разработаны технологии, позволяющие беспрепятственно приземляться на другие планеты, нам придется «сражаться» с агрессивной окружающей средой этих планет. Между тем есть существа, которые способны помочь нам научиться выживать в «недружественных» условиях. Это маленькие водяные медведи, или тихоходки.
Впервые об этом удивительном создании стало известно в 1773 году. Открывший его немецкий пастор Иоганн Август Эфраим Гёце записал в своем дневнике: «Маленькое животное обладает необычным строением, больше всего похоже на медведя в миниатюре. Поэтому я решил назвать его маленьким водяным медведем». В 1777 году итальянский исследователь Ладзаро Спалланцани назвал это существо тихоходкой. Такое «прозвище» оно заработало потому, что передвигается крайне медленными темпами, преодолевая в минуту около 2-3 миллиметров.
Рассмотреть тихоходку подробно можно только в мощный микроскоп: у нее прозрачное тельце, состоящее из головы и четырех пар крошечных коротких ножек с коготками на концах. Длина туловища составляет всего от 0,1 до 1,5 миллиметра. С виду животное напоминает червя. Большинство специалистов относят его к членистоногим.
На первый взгляд, строением организма тихоходка мало отличается от большинства живых существ. Водяные медведи обладают пищеварительной, выделительной, половой и нервной системами, правда, у них полностью отсутствуют кровеносная и дыхательная системы. Роль крови выполняет заполняющая полость тела жидкость, а дышать тихоходкам помогает кожа. Глаза им заменяют чувствительные придатки. Вместо зубов у них два хитиновых нароста во рту, похожие на стилеты. Большинство тихоходок травоядны, но некоторые виды являются «каннибалами» и питаются телами себе подобных. При помощи хитиновых стилетов они надкусывают тело сородича и высасывают внутренности.
На сегодняшний день зафиксировано более 900 видов водяных медведей, из них около 120 водятся на территории России. Встречаются они высоко в Гималаях, и на 4-километровой морской глубине, и даже подо льдом на Шпицбергене. Примерно 10% тихоходок обитают в морской среде. Остальные способны жить в пресных водоемах, но основная масса их предпочитает селиться внутри расположенных на суше мхов и лишайников, а также на деревьях, скалах и каменных стенах, в том числе жилых домов. Причем, например, один грамм мха может содержать до тысячи этих существ.
По мнению экспертов, водяной медведь – это совершенно уникальное создание, равного которому на Земле нет. Дело в том, что оно способно выживать в сверхэкстремальных условиях. В ходе экспериментов тихоходки преспокойно выдерживали пребывание в жидком воздухе при −193 °С и нагрев до 100 °С в течение часа, не теряя при этом способности передвигаться и размножаться. Их организм никак не реагировал на дозы радиации, в 1000 раз превышающие смертельные для человека; погружение в спиртовой раствор и жидкий гелий; атаки сероводородом и углекислым газом; воздействие давлением в 6000 атмосфер, что в шесть раз больше, чем в знаменитой Марианской впадине, самом глубоком участке Мирового океана.
В среднем тихоходки живут около 200 лет, из которых они более 10 лет способны обходиться без пищи и питья. До нескольких недель они могут провести и без воздуха. Однако самое удивительное свойство тихоходок – это их способность «воскресать». Выглядит это так. При отсутствии влаги эти существа высыхают. Их организм, потеряв до 97% воды, практически умирает. Но если на тихоходку попадет хотя бы капля влаги, то происходит «оживление». Еще более удивительно, что в высохшем, «умершем» состоянии эти животные могут пребывать несколько лет.
После того как тихоходки прошли массу самых суровых испытаний, какие только можно придумать на Земле, ученые решили отправить их в космос. Подобные проекты были осуществлены в 2007 и 2009 годах в рамках миссии Европейского космического агентства. Водяные медведи провели в открытом космическом пространстве по 10 дней, подвергаясь воздействию различных негативных факторов. При этом тихоходкам изначально «утяжелили» условия эксперимента, отправив в «путешествие» в состоянии анабиоза и после того, как их организм потерял значительную часть влаги, что являлось для него критическим.
«Испытуемых» разделили на три группы: первую подвергали воздействиям космического излучения, а также низких значений давления и температуры, вторую облучали ультрафиолетом ограниченного спектра, а третью − ультрафиолетовыми лучами полного спектра.
Надо сказать, водяные медведи вовсе не разочаровали экспертов: на высоте 160 миль они не испытывали никакого дискомфорта, и ни космический вакуум, ни радиация никак не повлияли на их состояние. Более того, после возвращения на Землю тихоходки не только смогли полностью восстановиться, но и даже не потеряли способности к размножению! Только среди особей третьей группы, получившей «заряд» ультрафиолета «по полной программе», лишь 12% животных выжили.
Сейчас ученые пытаются понять, каким образом тихоходкам удается поддерживать жизнедеятельность в экстремальных условиях. Как полагает калифорнийский биолог Джон Кроуи, решающей тут является заложенная в организме водяных медведей способность к «самовысыханию». Она связана с выработкой трегалозы – углевода, своего рода разновидности сахара. Если удастся искусственно воспроизвести эти процессы, то можно будет продлевать сроки хранения различных продуктов, кровяных клеток, а также повышать качество вакцин.
В случае если данный метод найдет применение в медицине, это станет очередным шагом к увеличению продолжительности жизни. А коли загадка уникальных способностей тихоходок к адаптации будет полностью разгадана, то со временем, может быть, удастся запустить те же механизмы и в человеческом организме. И тогда освоение чужих планет уже не будет представляться таким опасным делом.
Текст
Светлана Ястребова
Если на Земле наступит апокалипсис, в живых останутся не люди. К невыносимым условиям могут приспособиться прежде всего бактерии. Они начинали жизнь на Земле, они же её и закончат. Но, быть может, и среди более сложных организмов есть кто-то, способный выжить практически в любых условиях?
Тихоходка - водный обитатель, которому неплохо и без воды
Где живёт: луга, пруды, озёра, пустыни, горячие источники, ледники, морское дно
Где выживет: пустыни, вулканы, ледники, открытый космос
Тардиграды, водяные медведи, тихоходки - это всё они. Для этих родственников насекомых и пауков поговорка «тише едешь - дальше будешь» работает безотказно. Взрослая тихоходка не вырастает крупнее 1,5 мм и чаще всего бывает не больше десятой доли миллиметра длиной. От тех, кто только что вылупился, такие животные отличаются лишь размером: число клеток у них не увеличивается, зато сами клетки растут во все стороны.
Название «водяной медведь» за характерную манеру двигаться дал этим животным Ладзаро Спалланцани - биолог, который опроверг зарождение жизни из неживой материи. И хотя многих, кроме уж самых отъявленных скептиков, его опровержение убедило, возможно, всё пошло бы иначе, если бы он пытался доказать свою правоту с помощью тихоходок. Они хоть и зарождаются, как и все остальные, из яиц, но прекрасно выживают в тех нечеловеческих условиях, которые не могут выдержать инфузории и червячки.
После того как тихоходок стали находить в горячих источниках и на морском дне, учёные задумались, не могут ли эти животные выдержать ещё более неприятные условия. В 1998 году в журнале Annual Review of Physiology вышла статья, где было показано, что тихоходки демонстрируют признаки жизни после 10 лет летаргии в сухом мху. В 2006 другая статья пополнила копилку фактов, рассказав ещё и о том, что один экземпляр из частной коллекции пошевелил лапкой после 120 лет в полной сухости. Однако эксперты усомнились в том, что это было проявление жизнедеятельности, а не зрительная иллюзия.
В том же 1998 году японцы Кунихиро Секи и Масато Тоёсима поместили обезвоженных тихоходок двух видов в микроконтейнеры, которые затем опустили в жидкий перфторуглеводород. Тихоходки 20 минут находились под давлением 600 мегапаскаль - в 6 раз больше, чем на дне Марианской впадины. После того как водяных медведей привели в чувства, оказалось, что 80 % животных одного и 95 % животных другого вида выжили. Все известные бактерии умирают ещё при давлении 200 мегапаскаль.
Однако самые впечатляющие способности тихоходок проявились, когда в 2007 они слетали на околоземную орбиту на биоспутнике Фотон-М3. Там взрослые водяные медведи и их яйца 10 дней провисели в ящичке на наружной стенке спутника без защиты от вакуума, прямого солнечного излучения и температуры открытого космоса (-272 °С). После такого испытания выжили 68 % животных, большинство затем вполне благополучно размножались. Яйца тихоходок, побывавшие в открытом космосе, по жизнеспособности вообще не отличались ото всех остальных. Бактерии, кстати, такой выносливостью не отличаются. А почему так могут тихоходки, пока непонятно.
Антарктический криль - жертва глобального потепления
Где живёт: приполярные воды около Антарктиды
Где выживет: в холодной морской воде (-1,3–3 °C), подо льдом
Ради кого действительно стоит остановить глобальное потепление, так это ради антарктического криля. Эти маленькие рачки длиной не больше мизинца в сумме весят больше, чем любой другой вид животных - 500, если не 700 миллионов тонн. Ими кормятся киты, тюлени, пингвины, альбатросы, рыбы-бородатки и даже кальмары. Сам антарктический криль безобиден для всех, кроме микроскопических водорослей.
В то время как большинство животных любит тепло и плохо себя чувствует, если первый снег выпадет не вовремя, антарктический криль страдает от того, что ему не дают сидеть подо льдом. Три четверти площади, на которой живут эти рачки, на зиму покрывается слоем льда. За счёт глобального потепления (и мы , есть оно или нет) эта зона постоянно сужается. Меж тем, личинкам антарктического криля для продолжения развития в какой-то момент обязательно надо закрепиться в норке или пещерке. Учитывая то, что эти рачки живут не у берегов и не у дна, а в толще воды в открытом океане, поры в ледяных пластах - это единственное, что хоть как-то может им помочь.
Конечно, если конец света пройдёт по сценарию глобального потепления, антарктическому крилю не выжить. Однако в случае ядерной зимы необычным рачкам вполне есть на что надеяться.
Помпейский червь - любитель числа 42
Где живёт: гидротермальные источники в Тихом океане
Где выживет: в морской воде до +50 °C
В отличие от антарктического криля, помпейский червь любит погорячее. Тридцать лет назад, когда это животное только открыли, думали, что червь, сидящий в трубочке у подводной горячей струи, в отличие от жителей злополучных Помпей, выдерживает температуру воды +60 °C и выше. Правда, проверить это в лаборатории было довольно трудно, потому что червь умирал, как только давление воды на него падало ниже определённой цифры.
Полтора года назад помпейского червя всё-таки вытащили из океана, не снижая давления, и поселили в Университете Пьера и Марии Кюри. Там аквариумы с несколькими животными нагрели до +55 °C, после чего все подопытные скоропостижно скончались. Молекулярно-биологические анализы показали, что помпейские черви не выжили бы в этих условиях даже в теории: у них просто нет механизмов защиты от таких температур. Конечно, такую термозащиту этим животным могли бы дать бактерии-симбионты, но их наличие в теле червя-экстремала пока не доказано достоверно.
Исследование продолжили на выживших червях, и его результаты показали, что оптимальная температура воды для этого вида +42 °C. Вот уж для кого 42 действительно ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и всего остального!
У помпейского червя есть одна уловка. Пока его хвост находится в горячей воде, голова высовывается из трубки и попадает в поток с температурой всего +22 °C. Так что, возможно, если нагреть это животное до +60 °C не целиком, а только в районе хвоста, оно вполне сможет выжить. Как бы то ни было, по сочетанию давления и температуры, которое помпейский червь может выдержать, его с чистой совестью можно поместить в список мастеров выживания.
Бракониды - будущие главные убийцы Fallout
Где живёт: все континенты, личинки - в организмах других насекомых
Где выживет: суша при облучении до 1800 Грей
Гриллоблаттиды - ночные альпинисты
Где живёт: ледники на высоте нескольких километров, мох, пространство под камнями в горах
Где выживет: там же
Эмблемой Сибири (а может, и России вообще) вполне мог бы стать гриллоблаттид. Вот только дело в том, что это бескрылое насекомое не так-то просто заметить: оно живёт в горах на поверхности снега и льда в Сибири, Японии и США и очень не любит находиться где-то ещё, погибая даже от того, что его просто держат в руке. К тому же гриллоблаттиды активны в основном ночью. (Их кузены из отряда тараканосверчков, гладиаторы, были открыты совсем недавно - в 2002 году. Они любят куда более тёплые места и встречаются в скалах Намибии и Танзании, где охотятся на других насекомых.)
Гриллоблаттиды лучше всего чувствуют себя при температуре от +1 °С до +4 °C. Если становится холоднее, у них появляется шанс замёрзнуть, поэтому насекомые прячутся под слоем снега или льда. Питаются гриллоблаттиды тем, что найдут, но предпочитают трупы насекомых опавшим листьям или другой растительной пище. Правда, остаётся загадкой, как они находят еду, учитывая то, что никакие другие насекомые на ледниках не живут, да и растительность там явно скудная.
Голый землекоп - человек будущего?
Где живёт: норы в саваннах Восточной Африки
Где выживет: местности с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа в воздухе
К сожалению, наши ближайшие родственники, млекопитающие, хоть и отличаются умом, но устойчивостью к неблагоприятным условиям не блещут. Впрочем, есть одно исключение - маленький сморщенный грызун вида голый землекоп. Каким-то образом он смог достичь практически всех основных целей, которые сейчас стоят перед человечеством, и обошёлся при этом без огромного мозга и развитой цивилизации.
Семья голого землекопа - царство матриархата, но отнюдь не обитель толерантности. Размножаться в группе из нескольких десятков особей может только главная самка и парочка достойных самцов. Голые землекопы не чувствуют боли: они не замечают действие кислоты, и их слизистые не раздражает перец. На зависть медикам и пенсионерам, сердца этих грызунов не стареют, и живут они 30 лет - в 10 раз дольше, чем другие животные такого же размера. Землекопы никогда не болеют раком. К тому же эти зверьки прекрасно подходят для подземных городов будущего: они предпочитают вообще никогда не высовываться из нор на поверхность и переносят без потерь отсутствие кислорода длительностью до получаса. Для сравнения можно сказать, что мозг человека погибает после 5–10 минут кислородного голодания, а необратимые изменения в отдельных областях этого органа начинаются уже на 2–3 минуте такого состояния.
Тихоходки – это, наверное, единственные животные, которые смогут выжить на Земле при любой ситуации. Они переживут любую длительную засуху, самые низкие и высокие температуры, выдержат большую дозу радиации и вернуться живыми и невредимыми из открытого космоса. Никакому другому живому существу такое не под силу.
Эти крошечные создания распространены практически по всему миру. Они встречаются как в тропиках, так и в полярных странах. Могут жить как подо льдом, так и в горячих источниках, как в горах на высоте 6000 метров, так и в темных морских глубинах ниже 4000 метров. Но самой любимой их средой обитания являются мхи и лишайники, а если точнее, капельная влага, скопившаяся на них.
В мире насчитывается около 900 видов тихоходок. Около 90 % из них относятся к наземным видам, и лишь 10 % являются морскими обитателями.
Морские тихоходки Мир узнал об этих созданиях благодаря немецкому пастору И.А. Геце в 1773 году. Из-за того, что тихоходки предпочитают влажную среду обитания, он назвал их «маленькими водяными медведями». 4 года они носили это название, пока в 1777 году итальянский ученый Ладзаро Спалланцани не назвал их «тихоходками». И правильно сделал. Они действительно передвигаются очень медленно – не более 2-3 мм в минуту. Хотя этому есть одна причина – их микроскопические размеры.
Тела тихоходок, в зависимости от вида, имеет в длину от 0,1 до 1,5 мм. Взглянув на них под микроскопом, можно увидеть следующую картину: маленькое практически прозрачное тело, состоящее из 4 сегментов, головы и 4 пар коротких и толстых ног, украшенных длинными щетинковидными коготками. Последняя пара ног направлена назад.
Щетинковидные коготки Даже у таких микроскопических беспозвоночных животных имеются свои пищеварительная, нервная, выделительная и половая системы, а вот кровеносная и дыхательная системы отсутствуют. Дышат они через кожу, а кровь им заменяет жидкость.
Их кожа представляет собой очень тонкую и прозрачную хитинизированную кутикулу, иногда зернистую, иногда в виде щитков.
На конце головы располагаются ротовая полость с парой хитиновых стилетов и узкая глотка, имеющая сосательное расширение. При помощи стилетов животное прокалывает оболочку и затем высасывает хлорофиллоносные клетки мхов и лишайников, на которых оно обитает. Это растительноядные тихоходки, но есть и хищники, которые таким же способом высасывают содержимое нематод, коловраток и тихоходок других видов.
Удивительно, но у тихоходок есть «глаза» — пара пигментных пятен в передней части тела. Еще одним органом осязания является пара чувствительных придатков.
Ротовые органы тихоходки Тихоходки разнополые. Самцы встречаются намного реже самок и уступают им в размерах. Половые органы у тех и у других выходят в клоакальное расширение. Оплодотворение может быть как внутренним, когда самец вводит сперму в клоаку самки, так и внешним, когда он откладывает ее на уже готовую кладку яиц.
Яйца тихоходки Некоторые виды оставляют свою кладку в весьма необычном месте – в сброшенной при линьке шкурке. Другие же не стали выделяться в этом плане и откладывают свои яйца в грунт, мох или воду. Вылупившаяся тихоходка внешне отличается от родителей лишь немного меньшими размерами.
Яйца в сброшенной шкурке Тихоходки прославились на весь мир своей нереальной способностью к выживанию при самых неблагоприятных условиях. В первую очередь это касается продолжительной засухи. При высыхании «дома» они способны замедлять все свои жизненные процессы на очень длительный срок.
Это становится возможным за счет т.н. «самовысушивания». Все ее тела начинает высыхать, уменьшается в размерах и становится похожим на бочонок, который затем покрывается особой восковой оболочкой, препятствующей испарению ничтожных остатков влаги. В таком состоянии они могут просуществовать до 2-х лет. Но стоит только этим «бочонкам» попасть во влажную среду, как через некоторое время они расправляются и оживают.
Тихоходка в состоянии анабиоза В этом состоянии анабиоза они способны перенести не только продолжительные засухи, но и колоссально низкие температуры, например, до -193 С° (в жидком азоте) или же до -271 С° (в жидком гелии) и т.д. Им также не приносят никакого вреда мощные дозы радиации, вакуум, давление и даже пребывание в открытом космосе.
Вот такое уникальное существо живет с нами по соседству, а мы даже об этом и не догадываемся.