Голый землекоп похож на сырую сосиску, живет под землей и от природы не умеет стареть. Геронтологи всего мира верят, что именно этот удивительный зверек поможет человечеству избавиться от старости.

Широкомасштабное исследование самого удивительного с точки зрения старения и долголетия существа из живущих на Земле началось в мае 2002 года с сообщения ученых из Университета Нью-Йорка Рошель Баффенштайн и Дженифер Джарвис: «Мы представляем нового рекордсмена мира среди долгоживущих грызунов, самца голого землекопа (Heterocephalus Glaber ). Судя по его массе при поимке, это животное было примерно в возрасте одного года, когда мы взяли его около Мтито Андеи, в Кении в июле-августе 1974 года. Он умер в апреле 2002 года, показав продолжительность жизни более 28 лет».

Хотя это создание не блещет красотой (д-р Крик Фолкс из Лондонского университета в интервью ВВС назвал голого землекопа «саблезубой колбасой»), к нему приковано пристальное внимание всех геронтологов в мире. И это не случайно: разница между сроком жизни голого землекопа и сходного с ним по размеру другого грызуна, мыши, такая же, как у современных людей и ветхозаветных пророков, живших, по библейским преданиям, 900 и 1000 лет.

Метко стреляешь - долго живешь

На примере наших бабушек и дедушек мы знаем, что человек, перешагнув рубеж в 50–60 лет, обычно начинает дряхлеть и потихоньку утрачивать все свои функции. У большинства животных наблюдаются аналогичные процессы, связанные со старением: они дряхлеют, лысеют, теряют зрение и зубы, болеют атеросклерозом, мучаются болями в суставах. Но, как выяснилось, среди множества видов, стареющих по всем правилам, встречаются уникальные существа, слабо подверженные влиянию времени. И это их свойство, обеспечивающее долголетие, оказалось самым тесным образом связано с условиями обитания.

Все дело в том, что задача любого биологического вида - оставить потомство, передать свои гены следующим поколениям. Небольшие животные, обитающие в условиях, где их подстерегают хищники, размножаются быстро и живут мало. Характерный пример - мелкие грызуны, которые плодятся в неимоверных количествах и проживают короткую жизнь длиной два-три года. Чем крупнее и сильнее зверь, тем меньше у него врагов и тем длиннее максимальная продолжительность жизни. Эта закономерность прослеживается довольно четко: мышь живет три года, кролик - 12 лет, волк - 16 лет, тигр - 25, бурый медведь - 30, бегемот - 40, слон - 70. Рекордсмен по долгожительству среди млекопитающих, венчающий эту цепочку гренландский кит, совсем не имеет естественных врагов и может прожить более 200 лет. Гигантские черепахи, хоть и меньшие по размеру, чем кит, также не имеют врагов (благодаря внушительному панцирю) и доживают до ста и более лет. Все, кто обзавелся ядовитыми колючками, крыльями, мощными панцирями и длинными когтями, показывают большую продолжительность жизни.

Наш герой не имеет крыльев и когтей, не может похвастаться панцирем (у него нет даже шерсти) и внушительными размерами (его вес около 30 г при длине 10 см). Но он смог найти оригинальное решение, обеспечившее ему защиту от хищников и долгую жизнь. Как гонимые римскими властями первые христиане, он ушел под землю, где его никто не достанет.

Ареал обитания голого землекопа - Восточная Африка (Кения, Эфиопия и Сомали). В засушливой и твердой, как бетон, почве голые землекопы нарывают на глубине полутора-двух метров целые катакомбы подземных ходов общей площадью с большое футбольное поле, прогрызая их передними зубами. Живут они компактными и довольно большими поселениями до 300 особей, почти никогда не выходят на поверхность и совсем не пьют воды, обходясь влагой из источников своего питания - клубней растения Pyrenacantha malvifolia .

Отправленные на поиск еды «разведчики» оставляют на своем пути химические метки для своих сородичей и, наткнувшись на клубни, не набрасываются на них сразу, а подают звуковой сигнал, означающий: «Ребята, еда!». Количество зафиксированных учеными звуковых сигналов у голых землекопов, которыми они осуществляют коммуникацию друг с другом, довольно велико: более 20 различных видов.

Предполагается, что образование нового поселения голых землекопов начинается со встречи самки и самца из разных поселений, которые покинули отчий дом и решили начать самостоятельную жизнь. Во всяком случае, в неволе эти зверьки предпочитают выбирать партнеров для продолжения рода не из «родственников», а из других колоний, тем самым избегая кровосмешения.

• Структура сообщества землекопов относится к категории эусоциальных (то есть к наивысшему уровню социальной организации) и имеет сходство с семьями пчел и муравьев. У них развита кооперация и взаимопомощь, а также социальное неравенство, подразделение на касты. Бо льшая часть землекопов в поселении - это «работники» и «солдаты», единственная привилегия которых - работать и умереть, защищая товарищей. Главные и почти единственные враги голых землекопов - змеи. Ученые столкнулись со свидетельствами немалой отваги голых землекопов, вложенной в них природой: перед лицом опасности землекоп-«солдат» посылает своим сородичам сигнал, чтобы те замуровали за ним вход, отрезая себе таким образом путь к отступлению, и после этого вступает в схватку с врагом.


• Кроме рабочих особей есть несколько самцов - как правило, два-три на все поселение, ответственных за размножение. И наверху этой социальной пирамиды - самка-королева, рожающая потомство голых землекопов. Эти маленькие грызуны чрезвычайно плодовиты, и самка может рожать три-шесть раз в год по два десятка крохотных детенышей весом чуть более грамма. У лабораторной самки голого землекопа был зафиксирован рекорд рожденного в неволе потомства - 900 детенышей за 11 лет.


• Рожденных в природе землекопов нянчат несколько привлеченных для этого дела самок. В октябре 2015 года японские ученые опубликовали отчет о работе, позволившей понять, почему не рожавшие самки землекопов вдруг становятся «няньками» и проявляют большую заботу о чужом потомстве. Оказалось, они поедают фекалии самки-королевы, в которых содержатся большие количества женского гормона эстрадиола.

Братья по генам

И все же главное свойство этого грызуна - это почти полное отсутствие старости в привычном понимании этого слова. Голые землекопы не дряхлеют, не болеют атеросклерозом и диабетом, сохраняют иммунитет, а также мышечную и репродуктивную функции. Почти до самых последних дней они ведут себя так же бодро, как и в молодости. А погибают или от стычек с врагом, или так, как обычно умирают люди-долгожители - от остановки сердца, выработавшего ресурс.

В 2011 году большая международная команда под руководством российского генетика Вадима Гладышева расшифровала геном голого землекопа. Исследование показало, что он отделился от своих ближайших «родственников», мышей и крыс, 75 млн лет назад, от линии кроликов - 86 млн, от человека - 102 млн лет назад. По количественным характеристикам его геном схож с геномами мыши и человека: ДНК голого землекопа содержит 22 561 кодирующий ген, у человека таких генов - 22 389, у мыши - 23 317, и на 93% все эти геномы идентичны.

Также было найдено около 200 новых генов, которые появились у землекопов после отделения их эволюционных линий от мышей и крыс. Нашлись и изменения в генах белка UCP1 и нейропептида Р, ответственные за терморегуляцию холоднокровного животного и сделавшие его нечувствительным к боли. В отличие от остальных млекопитающих, землекопы не могут поддерживать постоянную температуру тела (то есть они холоднокровные) и потому вынуждены перемещаться под землей вертикально, выискивая подходящие для себя условия.

Химия молодости

Но, конечно, не это в первую очередь интересовало ученых. Вадиму Гладышеву и его коллегам удалось обнаружить целый ряд одинаковых генов, связанных со старением, у человека, мыши и голого землекопа, которые с возрастом работали по-разному у этих трех видов. Вероятно, одними из наиболее важных у голого землекопа стали изменения в работе генов р16 и SMAD3, которые замедляют бесконтрольное размножение клеток и тесно связаны со многими возрастными патологиями. Во многом именно благодаря работе этих генов голые землекопы совершенно не подвержены опасным перерождениям клеток. Еще один ген, CYP46A1, который отвечает за здоровье нервных клеток, в мозге человека снижает свою активность с возрастом, а у голого землекопа, наоборот, показал повышенную экспрессию.

После этих первопроходческих работ за геном голого землекопа взялись и другие ученые. В 2013 году российские генетики из Университета Рочестера (Нью-Йорк), Вера Горбунова и Андрей Селуянов с коллегами, обнаружили в клетках соединительной ткани голого землекопа, фибробластах, повышенное содержание полисахарида гиалуронана (гиалуроновой кислоты). В клетках землекопа этого вещества оказалось в пять раз больше, чем у человека или мыши. Гиалуроновая кислота высокой молекулярной массы накапливалась в больших количествах в тканях голого землекопа из-за того, что ферменты, ответственные за ее разрушение, были подавлены. А фермент, синтезирующий эту кислоту, гиалуронансинтаза-2 (HAS2), напротив, проявлял у землекопов повышенную активность.

Выяснилось также, что гиалуронаны человека и голого землекопа из-за разной молекулярной массы (у землекопа она в пять раз больше) оказывают противоположное воздействие на организм. Мелкие человеческие (и мышиные) гиалуронаны стимулируют процессы воспаления и деление клеток, в то время как крупные гиалуронаны голого землекопа, напротив, подавляют воспаление и клеточное деление, препятствуя развитию онкологических заболеваний.

Обнаружение гиалуроновой кислоты в тканях землекопа помогло объяснить чрезвычайную устойчивость этих грызунов к действию активных форм кислорода (АФК). АФК вырабатываются у большинства организмов как побочный продукт потребления кислорода и при высоких концентрациях (что часто бывает в старости) могут повреждать клеточные мембраны и ДНК, убивая клетку.

Существует еще ряд особенностей голых землекопов, которые пока ждут своего объяснения. Это и необычное строение РНК рибосомы (клеточной органеллы, в которой происходит образование вновь синтезированных белков), и мутация рецептора инсулина, в результате которой землекоп усваивает глюкозу в обход инсулина, и еще многое другое. Так совместными усилиями многих исследователей постепенно складывается целостная картина удивительного феномена здоровья и долгожительства этого загадочного подземного грызуна, которого природа и эволюция по какой-то прихоти выбрала своим любимцем, наделив целым набором уникальных качеств. Можно предположить, что в скором времени появятся новые открытия, которые могут оказать человечеству большую помощь в борьбе со старением и возрастными болезнями.

Голый землекоп (лат. Heterocephalus glaber ) представляет собой небольшого роющего грызуна, принадлежащего к семейству землекоповых - характерного представителя полупустынь и саванн Кении, Сомали и Эфиопии. Отличительными особенностями данного вида млекопитающих является сложное социальное устройство, холоднокровность, нечувствительность к кислотам и боли, устойчивость к концентратам углекислого газа. Питаются животные в основном клубнями и луковицами растений.

Длина тела среднестатистического голого землекопа составляет от 8 до 10 см, длина хвоста – от 3 до 4 см, вес – от 30 до 35 г. Вес королевы составляет 50-80 г. Внешний вид грызуна соответствует подземному образу жизни - сложение тела тяжелое, голова достаточно большая, на короткой шее.

Глаза очень малы - всего 0,5 мм, причем зрение почти отсутствует. Зато слух - отличный. Грызуны имеют острое обоняние и осязание, а хвост и мордочка покрыты вибриссами, которые позволяют им без труда передвигаться под землей как вперед головой, так и вперед хвостом.

Волосяной покров на теле практически полностью отсутствует. Густые волоски расположены только на лапах, увеличивая тем самым их поверхность и помогая грызунам копать. Лапы тонкие и короткие.

Животное имеет крупные выступающие зубы, которые изолированы выростами губ, вследствие чего земля не попадает в ротовую полость во время рытья. Порядка 25 % всех мышц приходится на челюстные мышцы. Кожа животного голая, желтоватая или розовая.

Живут животные подземными колониями, численность которых колеблется от 70 до 80 особей. Общая длина тоннелей может составлять от 3 до 5 км, а ежегодные земляные выбросы при рытье – от 3 до 4 тонн. Животные ведут сугубо подземный образ жизни и на поверхность земли не выходят.

Грызуны эусоциальны, то есть их социальная система схожа с системой колоний общественных насекомых. Возглавляет колонию королева (самка-производительница), которая случается с 2-3 фертильными особями мужского пола. Остальные животные являются рабочими. Исходя из физиологии, размножение их возможно, но они не принимают в нем участия на протяжении всей жизни в колонии.

Функции, которые выполняются рабочими, зависят от их размеров. Небольшие грызуны следят за детенышами, поддерживают туннельную систему и добывают пищу. Наиболее крупные выполняют функцию «солдат», которые защищают колонию от главных противников – змей.

Особи не могут поддерживать стабильную температуру тела - обычно она зависит от температуры окружающей среды. Замедленный метаболизм позволяет животным выживать в туннелях при низком кислородном уровне и повышенном уровне двуокиси углерода. Так что, можно сказать, что данный вид прекрасно приспособился к жизни под землей.

руппа ученых совершила открытие, которое не только позволит понять загадки природы, но и сможет избавить человечество от рака и подарить ему бессмертие . Они расшифровали геном голого землекопа — мелкого грызуна, обитающего в Африке. Руководил исследованием русский ученый из Гарвардского университета Вадим Гладышев.

Поразительное существо живет в норах под землей. Невероятно низкое содержание кислорода для него не помеха. Эти грызуны живут большими колониями, которые напоминают скорее пчелиные. Самка-царица приносит потомство с помощью двух-трех самцов, а другие особи участвуют только в добыче пищи и устройстве гнезда и туннелей. Кроме того, это единственное на Земле холоднокровное млекопитающее. Но больше всего ученых изумляют некоторые свойства организма землекопов.

Они не чувствительны к кислотам, боли и высокой концентрации углекислого газа. Живут же грызуны намного дольше по сравнению с существами такого же размера. Средняя продолжительность их жизни достигает 30 лет, что очень необычно для грызунов. Например, нормальный возраст мышей в шесть-десять раз меньше. С возрастом землекопы практически не меняются, процессы старения организма замедлены, и особи разного возраста с виду не различаются.

Ученые связывают это удивительное долголетие с несколькими факторами. Во-первых, гены землекопа с возрастом не меняют своей работы. В то время как у человека, к примеру, существует 33 гена, которые перестают функционировать при достижении определенного возраста. Во-вторых, это животное невероятно устойчиво к болезням, в первую очередь к раку. Не было зафиксировано ни одного случая заболевания раком. Ученые не смогли даже искусственно развить раковые клетки в организме землекопа.

Геном удивительного грызуна на 93% совпадает с геномом человека и мышей. Исследователи рассчитывают, что дальнейшее его изучение поможет человечеству победить рак или даже возрастные изменения в организме. «Теперь, когда геном расшифрован, у нас есть все данные для новых исследований механизмов противостоянию рака у этого существа. Эти механизмы можно будет применять для предотвращения роста раковой опухоли у человека. Возможно, рецепт эликсира молодости скоро будет открыт», — говорит Вера Горбунова, исследователь из Университета Рочестера.

Но возвращаемся к названию поста:

Неприглядные, отталкивающие от себя землекопы наделены суперспособностью: передние зубы этого животного - страшное оружие. С их помощью землекопы буквально могут прогрызать толщу бетона.

© Roman Klementschitz

Супермодели из-под земли

Что может 20-летний грызун - голый землекоп - рассказать нам о борьбе с болью, раком и старением?

Мир африканского голого землекопа - это враждебная среда. Там - абсолютная темнота, промозглая влажность и полным полно этих самых саблезубых созданий, похожих на сосиски. В 1980-х годах ученые сделали удивительное открытие, выяснив, что голый землекоп живет подобно термитам. В его колонии есть одна доминирующая «королева», выкармливающая потомство, и огромное количество не размножающихся взрослых помощников, никогда не покидающих пределы своего родового гнезда. Но на этом странности не заканчиваются. Голый землекоп, в отличие от других млекопитающих, легко переносит изменения температуры тела, которые объясняются отсутствием изолирующего слоя меха. На его розовой коже вообще нет волос, за исключением редкой щетины по всему телу, которая создает некое подобие чувствительной антенной решетки, помогающей ему отыскивать дорогу в темноте. И кожа, и верхние дыхательные пути грызуна совершенно нечувствительны к химическим раздражителям, - таким, как кислоты и капсаицин (острый ингредиент перца чили). Самое удивительное заключается в том, что голый землекоп легко обходится какое-то время без кислорода, хотя у других млекопитающих это вызывает необратимое поражение мозга. Кроме того, он невосприимчив и ко многим другим стрессогенным факторам, - таким, как фитотоксины и тяжелые металлы, находящиеся в почве, где это животное живет. В отличие от других млекопитающих, голый землекоп никогда не болеет раком и сохраняет свои гены в целости и в рабочем состоянии даже в преклонном крысином возрасте. Именно поэтому у него такая большая продолжительность жизни. В отличие от схожих с ним по размером мышей, которые живут всего 2-4 года, голый землекоп может вполне успешно и плодотворно жить более 30-ти лет, сохраняя нормальную деятельность организма и репродуктивные функции.

Сегодняшние гипотезы по поводу наличия у грызуна столь необычных черт сосредоточены вокруг столь же необычного образа жизни голого землекопа. Эти млекопитающие живут большими семейными группами в сложных системах подземных тоннелей. Они защищены от резких колебаний температур, от хищников и болезнетворных микроорганизмов, но им приходится жить в условиях низкого содержания кислорода и высокой концентрации углекислого газа, что вызвано большим количеством особей в колонии (обычно от 100 до 300), когда грызуны живут и дышат в тесных норах, которые очень слабо вентилируются. Необычное взаимодействие этих животных с окружающей средой и их социальная структура вызывает к ним значительный интерес, что важно для понимания эволюции и специализации, а также для изучения молекулярных механизмов, лежащих в основе богатырского здоровья голого землекопа и проникновения в суть человеческих болезней.

Нет кислорода? Нет проблем!

У большинства млекопитающих, в том числе - у человека, повреждение мозга наступает уже через 3-4 минуты кислородной недостаточности. Дело в том, что в тканях головного мозга запас энергии небольшой, и постоянный приток кислорода просто необходим для ее выработки. Поэтому, когда поступление кислорода в мозг снижается или полностью блокируется, в клетках мозга заканчивается энергия, и быстро начинается их разрушение. Это самая большая проблема для перенесших инфаркт и инсульт, поскольку в этом случае кровь перестает поступать в мозг. Однако мозговая ткань голого землекопа продолжает функционировать и без доступа кислорода, причем в три с лишним раза дольше, чем у лабораторных мышей. А когда уровень кислорода восстанавливается до нормы, мозговая ткань у голого землекопа зачастую тоже восстанавливается в полном объеме даже после нескольких минут бездействия.

Несомненно, такая замечательная способность связана с теми проблемами, с которыми сталкиваются все подземные животные: это низкое содержание кислорода из-за слабого воздухообмена с поверхностью. Кислородное обеднение у голого землекопа выражено еще ярче, потому что эти грызуны живут большими группами, приток воздуха в их норы зачастую слабый, а газообмен ограничивается постепенным распространением воздуха и его турбулентностью, вызванной передвижением животных по тоннелям. Как же землекопы выживают в столь душной атмосфере?

Голый землекоп демонстрирует удивительную физиологическую приспособляемость для выживания в среде с низким содержанием кислорода. Гемоглобин в его красных кровяных клетках легче улавливает кислород, чем у других млекопитающих, и поэтому усваивает весь имеющийся его запас в тоннелях. Кроме того, у этого грызуна больше эритроцитов в расчете на единицу объема. Далее, интенсивность обмена веществ у него составляет лишь 70 процентов от показателя других грызунов, поэтому и расход кислорода у землекопа ниже. Но свой мозг голый землекоп защищает за счет стратегии, позаимствованной у младенцев.

Новорожденные млекопитающие, в том числе - люди, гораздо лучше переносят кислородную недостаточность, чем молодые и взрослые особи. Оказывается, ключевой фактор такой переносимости - это кальций. Обычно ключевую роль в клетках нашего головного мозга играют ионы кальция, помогающие, среди прочего, формировать память. Но это очень хрупкое равновесие: кальций в небольших количествах крайне важен для функционирования головного мозга, однако в чрезмерных количествах он может вызвать сумасшествие. Когда нервным клеткам не хватает кислорода, у них не остается энергии для регулирования поступления кальция. В результате кальция в организм поступает слишком много, и наступает отравление клеток. Это - основная причина гибели нейронов во время кислородного голодания.

В последние десять лет или около того ученые обнаружили, что мозг взрослого и ребенка использует в клеточной оболочке разные каналы для поступления кальция. Кальциевые каналы у ребенка в утробе матери во время кислородной недостаточности закрываются, защищая клетки головного мозга от избыточного поступления кальция. Этот механизм помогает ему, так как плод в теле матери получает гораздо меньше кислорода. Но когда ребенок появляется на свет, кислород он получает в изобилии, и эти каналы заменяются другими, которые в моменты кислородной недостаточности остаются открытыми, что зачастую вызывает гибель клетки.

Последние исследования голого землекопа показывают, что этот вид сохраняет кальциевые каналы наподобие детских и во взрослом возрасте. Соответственно, как показывают методы формирования изображения кальция, кислородная недостаточность ведет к поступлению гораздо меньшего количества кальция в мозг взрослого голого землекопа по сравнению с другими взрослыми млекопитающими. Эти выводы способны помочь в создании новой стратегии в медицине, которая окажется полезной людям, пострадавшим от инфаркта или инсульта, за счет увеличения количества «детских» кальциевых каналов в головном мозге. В клетках головного мозга взрослого человека такие каналы уже имеются; просто их недостаточно, чтобы защитить его во время кислородного голодания. Если изобрести лекарство, позволяющее быстро увеличивать количество «детских» кальциевых каналов в клетках головного мозга пострадавших от инфаркта или инсульта, то это станет ценной защитой человека в моменты, когда обогащенная кислородом кровь не доходит до мозга стабильно и в достаточном количестве.

Выкапывая себе жизнь под землей

Голый землекоп (Heterocephalus glaber) - это грызун, обитающий в жарких тропических регионах Африканского Рога. Немецкий естествоиспытатель Эдуард Рюппель (Eduard Rüppell), первым описавший голого землекопа в 1842 году, сначала подозревал, что наткнулся на больную особь - потому что у грызуна не было меха, а зубы постоянно торчали вперед. И лишь когда удалось найти еще несколько особей, стало очевидно, что их странный внешний вид, из-за которого землекопа называют то саблезубой сосиской, то миниатюрным моржом, является нормой.

Голый землекоп живет в лабиринте подземных тоннелей, которые в длину могут превышать полтора километра, а в глубину достигать два с половиной метра. В ходах имеются гнездовые камеры, за которыми ухаживают стерильные рабочие животные, а также несколько уборных, которыми грызуны пользуются неукоснительно, дабы избежать загрязнения жилого пространства. Чтобы находить корни, клубни и небольшие луковицы, которыми они питаются, грызуны должны копать землю, расширяя сеть тоннелей. Делают они это при помощи постоянно растущих, похожих на резцы передних зубов. Время от времени они выкапывают отверстие на поверхность, чтобы выбросить туда землю. В результате там образуются маленькие, похожие на вулканы кочки. Это единственный наземный признак существования обширных колоний грызунов под землей. А поскольку голый землекоп живет исключительно под землей, у него естественным образом появились такие черты, благодаря которым он отлично приспособился к жизни в темных и влажных норах.

Грызун, не чувствующий боли

В дополнение к низкому содержанию кислорода жизнь в густонаселенных подземных тоннелях заставляет голого землекопа адаптироваться к высокой концентрации углекислого газа (СО2). Если в атмосфере содержание двуокиси углерода обычно составляет около 0,03%, то в тоннелях у голого землекопа она ближе к 2%, а в гнездовых камерах может достигать 5% и более. Высокая концентрация СО2 болезненна для глаз и носа, потому что на поверхности этих тканей образуется кислота. Это похоже на ощущение отрыжки в носу после выпитого газированного напитка. Но землекопы к этому воздействию абсолютно нечувствительны. Кожа и верхние дыхательные пути грызуна нечувствительны и другим раздражающим веществам, - таким, как кислоты, щелочи и капсаицин. Когда к носу землекопа подносят раствор капсаицина, он не проявляет никаких признаков раздражения и дискомфорта, в то время как мыши в таком случае начинают яростно тереть носы. В отличие от крыс и мышей, голый землекоп невосприимчив и к сильным щелочным испарениям. Если грызуна поместить в клетки с губками, пропитанными щелочью или водой, то он может провести в щелочной атмосфере столько же времени, сколько посреди воды и влаги. Животные также не реагируют на капсаицин и кисло-соленые растворы (такие, как лимонный сок), которые им вводят в кожу возле лап. У человека же на месте инъекции появляется мощный зуд, заставляющий его чесаться и тереть кожу. А крысы и мыши активно вылизывают место укола.

Последние эксперименты показали, что нервные волокна, которые обычно реагируют на высокое содержание углекислого газа и прочих раздражающих химических веществ, у голого землекопа гораздо менее чувствительны, чем у других млекопитающих. Эти волокна имеют маленькиq диаметр и выбрасывают в центральную нервную систему нейропептиды, в первую очередь, - вещество Р и пептидный гормон кальцитонин, которые создают ощущение жжения и укуса. Что важно, те самые нервные волокна, которые реагируют на кислоту и капсаицин, отвечают за боль, которую человек испытывает спустя минуты, часы и даже дни после полученной травмы или ушиба.

Авторы физиологических исследований совершенно неожиданно обнаружили, что нервные волокна голого землекопа, возбуждающие его глаза, нос и кожу, на самом деле реагируют на капсаицин; однако нервы не вырабатывают нейропептиды из-за дефекта генных стимуляторов, связанных с нервными клетками, передающими боль. Животное вырабатывает нейропептиды в других частях тела, таких как мозг и кишечник, однако в силу отсутствия нейропептидов из нервных волокон они «отключаются» от центральной нервной системы, предотвращая боль и чувство раздражения. И конечно же, когда ученые ввели отсутствующий нейропептид (вещество Р) в нервные волокна грызуна на ногах, используя генную терапию, оно начало вылизывать место укола точно так же, как крысы и мыши.

За нечувствительность к кислотно-соляной среде, похоже, отвечает другой механизм. В отличие от реакции на капсаицин, нервные волокна у голого землекопа совершенно не реагируют на кислотно-солевой раствор. Проведенное недавно исследование показало, что нечувствительность к кислоте связана с управляемыми импульсами напряжения натриевыми каналами, которые необходимы для распространения сигналов по нервным волокнам. У голого землекопа эти каналы мутировали, что заставляет их закрываться при появлении кислоты.

У нервных волокон голого землекопа также имеется необычная подключаемость спинного мозга. Почти половина клеток в глубоком дорсальном роговидном отростке спинного мозга имеет непосредственную связь с нервными волокнами, в то время как у других видов большая часть нервных волокон заканчивается в неглубоком дорсальном роговидном отростке на внешней кромке спинного мозга. Назначение столь необычной связи непонятно, но она говорит о том, что какие бы сигналы ни передавали нервные волокна, они по достижении спинного мозга могут не вызвать обычную боль и раздражение.

Что интересно, голый землекоп обычно реагирует на щипки и жару. И лишь боль, передаваемая опосредованно через нервные волокна, у этих животных гасится. Если лучше понять, каким образом у голого землекопа меняется обработка болевых сигналов, это может иметь серьезные последствия для лечения хронических болей у человека, таких как послеоперационные, суставно-мышечные боли и боли от воспаления.

Не поддающийся раку

В отличие от мышей, у которых довольно часто возникают опухоли, голый землекоп никогда не болеет раком. Более того, даже если подвергнуть грызуна ионизирующему излучению, это не приведет к изменениям в ДНК, как бывает у других животных. Это также не приводит к появлению опухолей, даже через пять лет после облучения. Попытки превратить клетки землекопа в раковые за счет инъекции онкогенов также не увенчались успехом, в то время как аналогичные опыты на клетках человека, мышей и даже крупного рогатого скота вызывали их превращение в крайне агрессивные инвазивные канцерогенные клетки. Вместо бесконтрольного распространения, преобразованные клетки голого землекопа сразу переставали делиться, но не умирали. Точно так же, клетки голого землекопа, обработанные токсином или просто помещенные в неблагоприятные условия, сразу переставали делиться, возобновляя процесс лишь после улучшения условий.

Это заставило некоторых ученых выступить с предположением о том, что клетки у голого землекопа клаустрофобны по своей культуре и перестают делиться при соприкосновении с другими клетками, а также что такая остановка деления клеток при их соприкосновении является механизмом сопротивления раку. Однако уже несколько разных лабораторий в результате проведенных опытов показали, что клетки голого землекопа вырастают до более высокой плотности, чем клетки мышей при оптимальных условиях, и при этом не избегают межклеточного контакта. Напротив, становится все яснее, что ткани голого землекопа способны лучше распознавать аномальные клетки, нейтрализуя их канцерогенные свойства и исправляя их ДНК. Если это не удается, клетки программируются на отмирание.

Созданный недавно геном голого землекопа позволил по-новому взглянуть на то, почему этот грызун невосприимчив к раковым заболеваниям. Многие гены, участвующие в регулировании распространения клеток, подвергаются положительному отбору или обладают уникальными последовательностями оснований в ДНК, что похоже на причину необычайного здоровья голого землекопа. Аналогичным образом, многие семейства генов голого землекопа участвуют в процессе восстановления ДНК и нейтрализации токсичных веществ, а действие этих генов остается без изменений даже по мере старения животного. Учитывая то обстоятельство, что раковые заболевания - это один из основных факторов смертности у пожилых людей, устойчивое поддержание генома в исправности, и одновременная неуязвимость для рака могут быть одной из основных причин исключительного долголетия голого землекопа.

Голый землекоп также обладает некоторыми механизмами, обеспечивающими контроль качества протеина и гомеостаз. Протеины землекопа исключительно невосприимчивы к стрессогенным факторам, таким как высокая температура и мочевина, а клетки грызуна чрезвычайно эффективно удаляют поврежденные протеины и органеллы благодаря аутофагии и убиквитин-протеасомной системе. Протеасомы у голого землекопа гораздо больше, чем у других млекопитающих, и она гораздо эффективнее разлагает разрушенные белки в тканях печени этого грызуна, нежели протеасома в тканях печени лабораторных мышей. Аналогичным образом, процесс аутофагии у землекопа происходит вдвое быстрее, чем у мышей. В совокупности эти процессы внутриклеточной очистки помогают поддерживать белковую карту высокого качества, а также помогают клеткам грызуна противостоять разрушению токсинами, такими как тяжелые металлы или веществами, напрямую поражающими ДНК. Для разрушения клеток голого землекопа нужна гораздо более высокая концентрация токсинов, чем для разрушения клеток мышей, подвергающихся таким же экспериментам.

Вечно молодой

Голый землекоп - размером с обычную мышь, и весит он всего 35-65 граммов. Но в неволе эти грызуны живут в 9 раз дольше. Максимальная зарегистрированная продолжительность жизни землекопа составляет 32 года, и это самые долгоживущие из грызунов. Что примечательно, на протяжении большей части своей жизни они сохраняют прекрасное здоровье. В возрасте, соответствующем человеческим 92 годам, голый землекоп показывает неизменный уровень активности и метаболизма, сохраняя при этом мышечную массу, жировую массу, плотность костей, здоровое сердце, и количество нейронов. Это явные признаки замедленного и ослабленного физиологического старения, и им сопутствует сохранение качества белков и уровня экспрессии генов.

Некоторые из самых старых голых землекопов (в возрасте свыше 26 лет, что соответствует 105 человеческим годам) начинают проявлять признаки потери мышечной массы, симптомы остеоартроза и сердечной недостаточности. Это говорит о том, что землекопы со временем все же стареют, как и другие животные. Но они каким-то образом откладывают наступление старения и сокращают период ухудшения здоровья до незначительной доли своей продолжительности жизни. Эти выводы о сохранении хорошего здоровья у голого землекопа поразительны, учитывая то, что данный грызун является исключением из существующих ныне теорий, объясняющих причины нашего старения. Например, нашедшая широкое распространение теория старения от оксидативного стресса объясняет постепенное ухудшение здоровья и функционирования организма ущербом, наносимым свободными радикалами, возникающими неизбежно в качестве побочного продукта вдыхания кислорода. Кислород вызывает коррозию металла. Точно так же, он повреждает клеточную оболочку, белки и ДНК. Эти повреждения накапливаются, гласит вышеупомянутая теория, вызывая дисфункцию физиологических систем. А вот находящийся в неволе голый землекоп уже в раннем возрасте обнаруживает очень высокий уровень оксидативного повреждения, однако на функции клеток это не влияет, и животное способно выдерживать столь высокую степень окислительного стресса на протяжении двадцати с лишним лет.

Другая теория старения кладет в основу своих доводов длину теломеров организма. Это повторяющиеся ДНК, представляющие собой концевые участки хромосом, являющиеся биологическим показателем старения человека и, соответственно, продолжительности его жизни. Но по сравнению с лабораторной мышью, которая живет гораздо меньше, у голого землекопа довольно короткие теломеры, сопоставимые с человеческими. Содержание в клетках фермента теломеразы, который удлиняет теломеры, соотносится с продолжительностью жизни особей. Но хотя активность теломеразы в клетках кожи землекопа замеряли не раз, она обычно очень низка, и ограничивается теми тканями, которые активно репродуцируются. Это яички, селезёнка и кожа. Таким образом, длиной теломеров и их сохранением вряд ли можно объяснить исключительную продолжительность жизни голого землекопа.

Безусловно, изучение этого внешне странного, но совершенно удивительного животного высветило многие важные особенности его необычной биологии, которые имеют непосредственное отношение к биомедицинским исследованиям. Оно дало нам крайне важную информацию о том, как работает мозг, как животные реагируют на нехватку кислорода и света, как мы можем научиться замедлять процессы старения, предотвращать рак, снижать боль при воспалительных процессах и устранять вредные последствия от кислородной недостаточности. Было бы исключительно увлекательно стать участниками продолжающихся исследований этих невероятных созданий, поскольку это может привести к созданию новых лекарств для лечения самых разных человеческих недугов.

Томас Парк - профессор биологии и нейробиологии из университета штата Иллинойс, Чикаго. Рошель Баффенштайн - профессор физиологии из Института долголетия и изучения старения им. Баршопа, также работающая в Центре здравоохранения Техасского университета в Сан-Антонио.

Heterocephalus glaber
"Мелкие грызуны с длиной тела 8-10 см, хвоста - 3-4 см и весом 30-35 г. Королевы крупнее: весят от 50 до 80 г. Внешний вид свидетельствует об адаптации к подземному образу жизни. Сложение тяжёлое. Голова относительно крупная, на укороченной шее. Глаза крошечные - 0,5 мм, зрение слабое. Наружные ушные раковины редуцированы, однако слух острый, о чём свидетельствует обширный репертуар звуков, издаваемых землекопами. Обладают острым обонянием и осязанием; их морды и хвосты покрыты чувствительными вибриссами, в частности позволяющими землекопам легко двигаться по тоннелям как вперёд головой, так и вперёд хвостом.

Волосяной покров почти отсутствует. Густые волоски растут только между пальцами лап, увеличивая их поверхность, что помогает зверькам копать. Конечности короткие и тонкие. Большие выступающие зубы сзади изолированы выростами губ, благодаря чему земля во время рытья не попадает в ротовую полость. Около 25 % всей мышечной массы приходится на мышцы челюстей (у человека такая доля приходится на мышцы ног). Кожа голая и морщинистая, розовая или желтоватая."
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D0%BB%D1%8B%D0%B9_%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D0%BE%D0%BF

Живет в Африке, роет норы, жрет подземные корнеклубни. "Голые землекопы живут подземными колониями из 70-80 особей, хотя наблюдались колонии численностью до 295 особей. Общая длина туннелей, занимаемых одной колонией, может достигать 3-5 км, а ежегодные выбросы земли при рытье - 3-4 тонн. Обычный диаметр туннеля - 4 см; проходят они на глубине до 2 м, соединяя гнездовые камеры, уборные и кормовые участки. На поверхность землекопы обычно не выходят.

Туннели роют коллективно; как правило, расширяют их после дождей, когда почва становится более мягкой. Рабочая особь, идущая впереди, вгрызается резцами в твёрдую почву, которая затем отгребается к выходу из туннелей по «живому конвейеру» - цепочке из 5-6 животных. Периодически переднего рабочего подменяет один из задних."

"Все особи в колонии состоят в родстве; отселяются редко. Инбридинг обычен, что приводит к высокой степени генетического сходства между членами колонии. Во главе колонии находится единственная самка-производительница (королева), которая спаривается только с 2-3 фертильными самцами. Все остальные землекопы, как самки, так и самцы, являются рабочими особями. Физиологически они способны к размножению, однако не участвуют в нём, пока находятся в колонии (как правило, всю жизнь). Как и у многих общественных насекомых, если удалить из колонии матку, несколько рабочих самок вступают в яростную борьбу за место королевы. Когда самка становится королевой, она заметно увеличивается в размерах; у взрослых особей это происходит за счёт увеличения расстояния между позвонками."

Да. Люди при повышении в чине вынуждены подкручивать стул, а эти обходятся раздвижением позвоночника. Удобно, в самом деле.

"Функции, выполняемые рабочими, зависят от их размеров. Мелкие особи поддерживают систему туннелей, помогают заботиться о детёнышах и разыскивают пищу. Самые крупные стерильные особи являются «солдатами», видимо, защищающими колонию от главных врагов землекопов, змей. Большую часть года, помимо сезона дождей, на их долю приходится всего 5 % общей работы (при 25-40 % численности внутри колонии). После сезона дождей они активно расширяют сеть туннелей и частично расселяются, основывая новые колонии. Поведение рабочих средних размеров носит промежуточный характер. «Касты» у голых землекопов с возрастом переходят одна в другую и между ними нет чёткого разграничения, наблюдаемого, например, у муравьёв. Самка занимается исключительно деторождением, за годы жизни производя сотни детёнышей (в одном случае за 12 лет было задокументировано около 900 детёнышей)."

При том: "В отличие от большинства млекопитающих землекопы не способны поддерживать постоянную температуру тела, и она колеблется в зависимости от температуры окружающей среды. Они замедляют потерю тепла, собираясь большими группами, а также подолгу греются в близких к поверхности туннелях. Замедленная скорость метаболизма (вдвое ниже, чем у других грызунов) позволяет землекопам выживать в подземных туннелях при очень низком уровне кислорода и высоком - двуокиси углерода."

"С начала систематических наблюдений за животными, некоторые особи прожили в неволе уже 26 лет и продолжают жить дальше! Это просто уникальная продолжительность жизни среди грызунов. Механизмы, поддерживающие такую продолжительность жизни, неизвестны. Возможно, немалую роль здесь играет замедленная скорость метаболизма" http://istina.rin.ru/cgi-bin/print.pl?id=460&sait=1

"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."

"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."

В МГУ имени М.В. Ломоносова завезли первую в России колонию голых землекопов, для которых на днях завершился месячный карантин в новых лабораторных условиях. Пластиковые «комнатки», тоннели и отсутствие света повторяют привычную для грызунов обстановку в природе. И пока необычные зверьки обживаются в новом доме, а учёные готовятся приступить к изучению феномена «вечно молодых» землекопов, руководитель исследования Владимир Скулачёв рассказал журналистам, чем любопытны эти крошечные создания и как они помогли доказать, что старение человека – это заложенная программа, которую можно отменить.

На протяжении года учёные из МГУ под руководством Скулачёва будут изучать поведение недавно прибывшей колонии, состоящей из 25 землекопов. Источник: Albuquerque BioPark/flickr

Голый землекоп – это маленькое существо, чуть больше мыши (30–50 г) и единственный в мире бесшёрстный грызун. Но если мышь, соответствующая ему по размеру, живёт около двух лет, то этот зверёк – более 30 лет.

Землекоп интересен ещё и тем, что утратил старение и множество других признаков позднего индивидуального развития.

Раньше российские зоологи называли нестареющего зверька «голым копальщиком». «Но, когда я занялся этим животным, меня всё время раздражало, что слово «копальщик» отсутствует в русском языке, – делится Скулачёв. – И я его переименовал в «голого землекопа». Более звучное и понятное название мгновенно прижилось, и теперь грызуна называют только так.

Голый землекоп был обнаружен в 1842 году в Африке и сначала не привлекал к себе особого внимания: просто ещё один вид грызунов. До того момента, как немецкий зоолог Август Вейсман в 1881 году не прочитал одну из своих лекций, взбудоражившую весь читающий мир. Из-за того, что там была одна фраза, которую он не собирался обосновывать, а просто бросил на растерзание оппонентов: «Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто, приобретённое вторично, в процессе адаптации».

«Август Вейсман имел в виду не просто смерть, когда на вас, не дай Бог, упал огромный камень, – уточняет руководитель исследования. – Он говорил о смерти от старости. Вейсман утверждал, что старение было специально изобретено биологической эволюцией для собственного ускорения, и когда-то биологические существа не старели. Это противоречило такому “школьному” дарвинизму». На Вейсмана накинулся весь научный мир, он всё реже цитировал эту свою мысль, а в старости и вовсе от неё отрёкся.

Однако в ХХ веке были неожиданно обнаружены гены смерти клеток. «Оказалось, что каждая живая клетка – это страшная меланхолия, и чтобы жить дальше, ей нужно непрерывное подкрепление извне – “живи дальше, живи дальше”. Если его нет, то в клетке включается программа, записанная в гене этой клетки, которая клетку убивает, – объясняет Владимир Скулачёв. – В общем-то, до доказательства того, что Вейсман был прав, оставался один шаг».

Если немецкий зоолог был прав, то это значит, что старение можно отменить. Например, найти лекарство, которое будет блокировать один из этапов этого процесса.

«Люди не станут бессмертными: по-прежнему будут несчастные случаи, острые заболевания, способные убить. Но человек сможет быть вечно молодым, и умирать будет молодым, минуя унизительное состояние старения», – говорит Скулачёв.

Владимир Скулачёв

Чтобы подобрать средство, блокирующее программу старения человека, учёных, в первую очередь, интересует изучение позвоночных животных-долгожителей. В августе выяснилось, что самое долгоживущее среди них – гренландская акула (около 400 лет). Однако исследователям нужно было найти «компактного» зверя, который бы долго жил и которого можно было поместить в виварий. Нетрудно догадаться, землекоп идеально соответствует этим критериям.

В природе голые землекопы живут в подземных лабиринтах, сравнимых по размеру с двумя футбольными полями. В центре располагаются апартаменты «царицы» – матки, которая живёт в них с одним – тремя мужьями. Все остальные зверьки – это подчинённые, которые защищают и обслуживают «царскую семью». Они не имеют права на размножение.

Эти зверьки эусоциальны – их социальная организация напоминает структуру колоний муравьев, пчёл и термитов.

«Но есть одна принципиальная разница. У насекомых “царица” с самого начала крупнее остальных. Например, пчёлы изначально откармливают свою матку специальным молочком, и в половозрелом возрасте она становится в три раза крупнее остальных, – рассказывает Скулачёв. – У землекопов тоже монархия, но она более демократична (если монархия может быть такой). Дело в том, что каждая самка землекопа может стать “царицей”. А крупнеет она за счёт того, что во время беременности у неё начинают расти позвонки, и так каждый раз».

На протяжении всей своей долгой жизни землекопы не страдают от «старческих» болезней. У них мощная иммунная система, хотя у других существ она, как правило, одной из первых начинает с возрастом сдавать позиции.

Исследовав примерно тысячу трупов голых землекопов, учёные не выявили ни одного случая раковой опухоли. Хотя в феврале 2016 года всё-таки нашли шесть особей с признаками рака. «Это был странный, очень медленный рак. Как правило, у грызунов он гораздо быстрее развивается в острое заболевание. Тем не менее, мы не можем сказать, что голый землекоп абсолютно устойчив к раку, – уточняет Владимир Скулачёв. – Но то, что раковая опухоль у них практически не встречается, – это точно».

Исследователи предположили, что у землекопа старение замедляется благодаря неотении – процессу, когда подростковые черты ещё долго присущи взрослым особям.

«Тогда становится понятно, почему это животное голое: все грызуны рождаются голыми, и только потом обрастают шерстью. А поскольку часы замедлены, землекоп просто не доживает до того времени, когда нужно обрасти шерстью, – рассуждает Скулачёв. – Если это явление – неотения, тогда нужно собрать всё, что мы знаем о землекопах, и посмотреть, есть ли другие подобные признаки помимо отсутствия шерсти».

Владимир Скулачёв составил список, включающий 43 таких признака. Например, по сравнению с другими грызунами, у голого землекопа небольшой размер тела, более позднее половое созревание, а внешнее ухо и мошонка отсутствуют (у мышей она появляется где-то на 20-й день). Лёгкие землекопа, вообще, всю жизнь остаются недоделанными.

На протяжении всей своей долгой жизни у землекопа не возникает никаких «старческих» болезней.