Multicellular
Unicellular
Cryptozoo

Геном голых землекопов

Дата публикации: 2011-12-20


  • Heterocephalus glaber (Голый землекоп)

    Heterocephalus glaber (Голый землекоп)

  • Heterocephalus glaber (Голый землекоп)

  • Heterocephalus glaber (Голый землекоп)

  • Heterocephalus glaber (Голый землекоп)

  • Heterocephalus glaber (Голый землекоп)

  • Heterocephalus glaber (Голый землекоп)

    Он спит

  • Heterocephalus glaber (Голый землекоп)

Heterocephalus glaber (по-английски naked mole rat — голая кротовая крыса, голый копальщик) — грызун, родственник мышевидных грызунов, обитающий в Восточной Африке (Эфиопия, Кения, Сомали). Они достигают в длину 8-10 см и весят около 30 г. По своей структуре семья голых землекопов представляет собой не стаю млекопитающих, а муравейник с жесткой иерархией.

Помимо экстравагантного вида, голый землекоп отличается от собратьев стойким иммунитетом к различного вида кислотам, нечувствительностью к боли и необычным образом жизни. Голые землекопы живут колониями в норах под землей. Суммарная длина ходов колонии может достигать нескольких километров. Каждая колония состоит из самки-королевы (она крупнее и весит 50 г), нескольких (не больше трех) размножающихся самцов и нескольких десятков (до трехсот) рабочих. Большинство рабочих относительно невелики, их роль — рыть нору, добывать пищу и выкармливать детенышей. Более крупные рабочие — это защитники колонии. Рабочие не размножаются; королева крайне враждебно относится к проявлениям полового поведения у рабочих. Когда королева умирает, одна из самок-рабочих занимает ее место, часто после суровой борьбы между несколькими претендентками. Она начинает увеличиваться в размерах за счет усиленного роста тел позвонков. В результате она быстро становится в два-три раза больше остальных особей. Рост сопровождается бурным половым созреванием, после чего новая королева становится производительницей многочисленного потомства.

Голые землекопы питаются клубнями растений. Разведчик, наткнувшийся на клубень, звуками призывает к нему других рабочих. При этом они повторяют путь разведчика, даже если он не идеален, что указывает на наличие химических меток (это было подтверждено в лабораторном эксперименте с заменяемыми туннелями). Рабочие прогрызают дырку в кожуре клубня и потом по-немногу выедают его изнутри, не съедая целиком и позволяя зарастать в течение многих месяцев. Норы они роют, образуя своего рода конвейеры: первый землекоп рыхлит землю резцами (специалист по голым землекопам Крис Фолкс из лондонского Университета королевы Марии называет их «саблезубыми колбасами»), а цепочка животных, стоящих за ним, отбрасывает лапами друг другу вплоть до поверхности.

Еще одна каста, морфологически отличная от рабочих, королевы и ее самцов, — особи, которые образуют новые колонии. В лабораторных опытах было показано, что голые землекопы предпочитают спариваться с особями не из своей колонии, а полевые наблюдения показали, что новые колонии (со всего несколькими особями), как правило, образованы самкой и самцом из разных колоний. Как именно происходит образование новой колонии, точно не известно, однако, поскольку были замечены одиноко живущие самцы и самки, видимо, это связано с оставлением материнской колонии и попыткой поселиться отдельно в надежде встретить партнера. Поскольку в благоприятных условиях расстояние между соседними колониями составляет несколько сотен метров (до ста), видимо, это не совсем безнадежное предприятие.

Физиология голых землекопов весьма необычна и отражает крайние формы приспособления к подземному существованию. У них нет шерсти и подкожного жира; они не чувствуют некоторые виды боли (ожог кислотой и капсаицином — жгучим веществом, содержащимся в красном перце); они способны переносить очень низкие концентрации кислорода и высокие — углекислого газа; они не пьют, добывая всю воду из пищи; для экономии пищи они практикуют поедание собственных экскрементов и мертвых детенышей (в остальном они вегетарианцы); они — единственные из млекопитающих — не способны к поддержанию постоянной температуры тела и регулируют ее, перемещаясь между подповерхностными и более глубокими областями норы. Всего этого уже достаточно, чтобы сделать голого землекопа одним из самых интересных животных. Но биологи интересуются ими в основном из-за еще одного набора особенностей. Голые землекопы живут до 30 лет — в разы больше, чем другие грызуны, они не имеют видимых признаков старения, размножаясь (королева и ее самцы) до самого конца, и они не болеют раком; более того, попытки экспериментально вызвать у них рак пока не удались.

Анализ генома голых землекопов позволил установить генетические причины их многих физиологических особенностей. Среди них — уникальные особенности гена UCP1, продукт которого — основной белок, позволяющий осуществлять терморегуляцию; отсутствие части регуляторной области гена, кодирующего нейропептид Р, который играет основную роль в ощущении некоторых видов боли; изменения в генах, важных для зрения и образования волосяного покрова. Анализ интенсивности работы генов в разных условиях позволил обнаружить особенности у генов, связанных с базовым метаболизмом и дыханием. Но в названии статьи упоминается не только физиология, но и долгожительство.

Слова профессора Гарвардского университета Вадима Гладышева:

- "Замедленное старение является наиболее интересным свойством голых землекопов, и несколько наших наблюдений связано с анализом этого явления. Например, мы нашли, что гены человека и мыши, которые меняют экспрессию при старении, ведут себя во многом по-другому в голых землекопах. Мы также описали изменения в гене p16, который напрямую связан с множеством болезней старения, включая рак, и в нескольких компонентах, ответственных за теломеразную функцию. Да и собственно необычный термогенез и способность жить при низком кислороде, возможно, связаны с замедленным старением".

Вполне возможно, что новое открытие, сделанное Верой Горбуновой и Андреем Сетуановым, а также их коллегами по университету г. Рочестер (штат Нью-Йорк, США), связанное с голыми землекопами, каким-то образом связано со свойствами стволовых клеток костной и других тканей этих самок. Дело в том, что у африканских грызунов не обнаруживают опухолей! Их клетки нельзя трансформировать – «озлокачествить» – даже комбинацией таких верных трансформаторов мышиных клеток, как онкогенный белок р21 и опухолевый антиген известного ракового вируса Сендай (SV40). Ученые полагают, что повышенная сопротивляемость клеток голых землекопов к раковым опухолям связана с эффективной системой предупреждения слишком тесных клеточных контактов.

В научной среде этот противораковый механизм получил название «Раннее подавление контактов» – Еаrly contact inhibition. Невозможность находиться в слишком тесном контакте с другими клетками гасит их активное деление и, как следствие, превращение в раковые. Клетки голых землекопов перестают делиться при значительно меньшей плотности культуры, нежели мышиные.

При определении уровня контактности свое веское слово не преминули сказать такие известные гены-протекторы, как ген белка р53 и Rb (при мутации последнего возникает опухоль сетчатки - ретинобластома у детей). Выключение обоих протекторов буквально заклинивает механизм раннего подавления контактов. Интересно, что в человеческих и мышиных клетках тоже имеется аналог подобной системы, ключевую роль в котором играет белок р27 Кiр.

Когда мы разберемся с этой древней системой защиты, то стратегия разработки новых лекарственных средств и предупреждения онкологических заболеваний станет яснее.

Сотрудники Горбуновой полагают, что разделение двух систем предупреждения слишком тесных клеточных контактов произошло примерно 100 млн. лет назад. Но р27 отошел будущим мышиным предкам, а у голых землекопов сохранилась древняя двухуровневая защита от озлокачествления, что проявилось, кстати, и в увеличении продолжительности жизни. Ученые надеются, что полученная информация может быть использована и в борьбе с раком у людей, поскольку в геноме человека имеются оба гена р16 и р27.

За материал спасибо: trv-science.ru, mysci.ru, gravitron.ru

« Жабы-предсказатели | Поющие ГМО мыши »