Голые землекопы могут дышать как растения

При недостатке кислорода голые землекопы (Heterocephalus glabe) выживают, используя для метаболизма фруктозу. Понимание того, как животным удается этот маневр, может серьезно помочь в лечении пациентов, страдающих от недостатка кислорода при сердечных приступах и инсультах. Международная группа ученых из США, Европы и Южной Африки, сделавшая открытие, сообщила о нем сегодня на страницах журнала Science.

«Это новое, но не последнее замечательное открытие из жизни голых землекопов — холоднокровных млекопитающих, которые живут на несколько десятилетий дольше, чем другие грызуны, очень редко болеют раком и не испытывают многих видов боли», — говорит один из лидеров команды профессор Томас Парк из Университета Иллинойса в Чикаго.

У людей, лабораторных мышей и всех других известных млекопитающих клетки головного мозга умирают, когда у них заканчивается кислород. Но у землекопов есть резервный способ выживания: их клетки мозга начинают «сжигать» фруктозу в анаэробном гликолизе, и этот процесс производит энергию, достаточную, чтобы дотянуть до лучших времен. Ранее считалось, что в живом мире этот вариант метаболизма доступен только растениям.

В новом исследовании биологи заставили голых землекопов продолжительное время находиться в атмосфере с пониженным содержанием кислорода. Надо сказать, что в дикой природе такое случается регулярно — колония землекопов это нора, практически лишенная сообщения с поверхностью и населенная несколькими десятками взрослых особей. Полная изоляция норы может продолжаться годами, при этом ее обитатели никогда и никуда не выходят. Содержание CO₂ в норах часто достигает 7–10% при его содержании в атмосферном воздухе 0,03–0,04%. Логично поинтересоваться, как они эту ситуацию переживают и что им в этом помогает.

Во время эксперимента исследователи обнаружили в крови землекопов большое количество фруктозы. И установили, что она всасывается в клетки мозга с помощью фруктозных помп GLUT5, которые у прочих млекопитающих встречаются лишь в клетках кишечника, ответственных за всасывание глюкозы и других моносахаридов.

При 80% углекислого газа в воздухе, что убьет человека за несколько минут, голые землекопы выживают в течение, по крайней мере, пяти часов. Они впадают в анабиоз, уменьшая двигательную активность и резко замедляя пульс и частоту дыхания, чтобы сохранить энергию. В этом состоянии они начинают использовать фруктозу, пока не появится кислород. Голый землекоп — единственное известное на сегодняшний день млекопитающее, использующее анабиоз при кислородном голодании.

«Голый землекоп просто перестроил некоторые из основных блоков метаболизма, чтобы сделать его сверхтолерантным к низкому содержанию кислорода», — отмечает Парк, изучающий этих странных животных уже 18 лет.

Голый землекоп — маленький роющий грызун, ведущий подземный образ жизни. Живет большими, сложно устроенными колониями-семьями, напоминающими колонии коллективных насекомых, вроде муравьев или ос. Помимо характерного внешнего вида выделяется огромной для грызунов продолжительностью жизни (более 32 лет при длине тела 8–10 см), невосприимчивостью к некоторым видам болевых раздражителей и холоднокровностью, почти не болеет раком и совсем не страдает от атеросклероза и деменции.