Mis on kõige sitkem olend maa peal. Kõige vastupidavamad loomad on Sahara elanikud

Need tardigradid on meie planeedi ühed vastupidavamad olendid. Nad elavad ilma veeta üle saja aasta, suudavad ellu jääda temperatuuril -271°C vedelas heeliumis ja +100°C juures keevas vees, taluvad 1000 korda suuremaid kiirgusdoose kui inimene ning püsivad isegi avakosmos!

Tardigradid äratasid varaste uurijate tähelepanu oma hämmastava vastupidavusega. Ebasoodsate tingimuste ilmnemisel võivad nad langeda aastateks peatatud animatsiooni olekusse; ja soodsate tingimuste tekkides ärkavad nad üsna kiiresti ellu. Tardigradid säilivad peamiselt tänu nn. anhüdrobioos, kuivatamine. Kuivanuna tõmbavad nad jäsemed kehasse, vähendavad mahtu ja võtavad tünni kuju. Pind on kaetud vahakattega, mis takistab aurustumist. Peatatud animatsiooni ajal langeb nende ainevahetus 0,01%-ni ja veesisaldus võib ulatuda kuni 1%-ni normaalsest.

Peatatud animatsiooni olekus taluvad tardigradid uskumatuid koormusi.

Temperatuur. Jää 20 kuuks. vedelas õhus temperatuuril -193 °C, kaheksatunnine jahutamine vedela heeliumiga temperatuurini -271 °C; kuumutamine 60-65°C-ni 10 tundi ja kuni 100°C tund aega.

570 000 röntgeni ioniseeriv kiirgus tapab ligikaudu 50% eksponeeritud tardigraadidest. Inimeste jaoks on surmav kiirgusdoos vaid 500 röntgenit.

Atmosfäär: ärkas pärast pooletunnist vaakumis olemist ellu. Need võivad vesiniksulfiidi ja süsinikdioksiidi atmosfääris püsida üsna pikka aega.

Rõhk: Jaapani biofüüsikute katse ajal asetati "magavad" tardigradid suletud anumasse. Plastist konteiner ja kasteti ta veega täidetud kambrisse kõrgsurve, viies selle järk-järgult 600 MPa-ni (umbes 6000 atmosfääri), mis on peaaegu 6 korda kõrgem rõhutasemest madalaimas punktis Mariana kraav. Vahet polnud, millise vedelikuga anum oli täidetud: veega või mittetoksilise nõrga lahustiga, perfluorosüsinikuga C8F18, ellujäämise tulemused olid samad.

Kosmoses: Rootsi teadlaste katses jagati liikide Richtersius coronifer ja Milnesium tardigradum tardigradid kolme rühma. Üks neist sattus orbiidile jõudes vaakumtingimustesse ja puutus kokku kosmiline kiirgus. Lisaks sellele kiiritati veel ühte rühma ultraviolettkiirgusega A ja B (280–400 nm). Kolmas rühm loomi eksponeeriti ultraviolettvalguse kogu spektriga (116–400 nm). Kõik tardigradid olid peatatud animatsioonis. Pärast 10 kosmoses veedetud päeva kuivasid peaaegu kõik organismid, kuid pardal kosmoselaev tardigrade normaliseerus. Enamik loomi, kes olid kokku puutunud ultraviolettkiirgusega lainepikkusega 280–400 nm, jäid ellu ja suutsid paljuneda. Ultraviolettkiirgus mõjus aga kriitiliselt, teise rühma loomadest jäi ellu vaid 12%, kõik nad kuulusid liiki Milnesium tardigradum. Ellujäänud suutsid siiski saada normaalseid järglasi, kuigi nende viljakus oli madalam kui kontrollrühmal Maal. Kõik kolmanda rühma loomad surid mõni päev pärast Maale naasmist.

Niiskus: on teada juhtum, kui kõrbest võetud sammal pandi umbes 120 aastat pärast selle kuivamist vette, selles olevad tardigradid ärkasid ellu ja olid võimelised paljunema.

Oleme harjunud, et inimese peamine eelis teiste loomade ees on intelligentsuse ja mõtlemisvõime olemasolu, mis lõpuks aitas tal saada maailmas domineerivaks liigiks. maakera. Loomadega võistlemine füüsilise üleoleku pärast tundub esmapilgul tobe – relvastamata inimene ei suuda kunagi alistada karu ega tiigrit. Kuid selgub, et meil on peidetud relv, millega suudame ületada absoluutselt kõiki olendeid maailmas – see on jooksu kestus.

Jooksuhuvi hakkas eriti silma aastal Hiljuti, mil linnades hakati pidama tuhandeid inimesi hõlmavaid massimaratone. Jooksuharjutuste kirg on viinud põhjalike uuringuteni, mis käsitlevad jooksmise mehhanisme mitte ainult inimestel, vaid ka loomadel. Erinevaid loomi ja inimesi jälgides on teadlased tuvastanud inimesel ühe ebatavalise tunnuse – nende vastupidavus ületab kõiki teisi elusolendeid.

Inimese jooksukiiruse võrdlemine gepardi või näiteks hobusega on üsna rumal: loom võidab kergesti. Kuid loomad ei jookse kunagi pikki vahemaid. Sama gepard, kes on mõneks sekundiks kiirendanud meeletu kiiruse, on sunnitud tund aega puu all varjus puhkama, viies temperatuuri alla enda keha tagasi normaalseks. Kui gepard võistleks võistlusel koos sportlase – maratonijooksjaga, siis oleks inimene temast lõpuks kindlasti ees. Lihtsalt sellepärast, et inimene ei pea oma kehatemperatuuri optimeerimiseks peatuma. Ta teeb seda jooksu ajal eritussüsteemi kontrolli all. Paksude juuste puudumine ja täiuslik higistamine on tohutu evolutsiooni kingitus, mille abil saab inimene puhkamata joosta suuri vahemaid. Palaval päeval 42-kilomeetrisel maratonidistantsil lööb inimene isegi hobuse.

Cheetah Sarah - kõige rohkem kiire imetaja maailmas - jookseb 100 meetrit 5,95 sekundiga. Kuid isegi tema ei suuda pikamaajooksus inimest võita.

Teadlased usuvad, et ainulaadne vastupidavus jooksmisel kaasaegne inimene võlgneb oma kaugetele esivanematele, kes ilma troppi ja vibu veel leiutanud olid sunnitud pikka aega jookse loomale järele, et see maha kanda, ja tapa ta siis kivi või nuiaga. Tuhandete aastate jooksul sellise jahipidamise jooksul on inimestel välja kujunenud organism, mis sobib ideaalselt jooksmiseks. Seda ei tõenda mitte ainult kõigi elusorganismide kõige täiuslikum higierituse süsteem, vaid ka mitmed muud omadused. Näiteks on jalalaba ja varvaste proportsioonid ideaalsed pikkadeks jooksmiseks. Kui viimased oleksid vähemalt 20% pikemad, peaksid jalalihased jooksu ajal tegema 2 korda rohkem tööd kui praegu. Isegi seda, et meie keha on jooksmiseks kohanenud, annab tunnistust tõsiasi, et pöial on alati sirges olekus ja on kõigist teistest palju võimsam, et jooksu ajal põhitõuketegevust sooritada. Kitsas vöökoht võimaldab joostes vabalt kätega töötada, säilitades sirge liikumistrajektoori ning arenenud tasakaalutunne võimaldab hoida pea paigal ka ebatasasel pinnal joostes. Ja inimkeha suurim lihas - gluteus maximus - hakkab täielikult tööle alles joostes, täites kõndides vaevalt poolegi oma võimetest.

Kõik need tegurid annavad inimesele joostes tohutuid eeliseid, millest ei saa üle teiste loomade kiirus ega jõud.

Kui leiate vea, tõstke esile mõni tekstiosa ja klõpsake Ctrl+Enter.

Nad võivad ilma veeta vastu pidada kuni kümme aastat, vedelas heeliumis -271°C ja keevas vees +100°C juures, taluvad 1000 korda rohkem kiirgust kui inimene ning on olnud isegi avakosmoses!

Tardigrada (lat. Tardigrada) on lülijalgsete lähedane mikroskoopiliste selgrootute liik. Seda looma kirjeldas esmakordselt 1773. aastal saksa pastor I. A. Götze kui kleiner Wasserbär (väike veekaru). 1777. aastal andis Itaalia teadlane Lazzaro Spallanzani neile nime il tardigrado, tardigrada, mille latiniseeritud vorm on Tardigrada (aastast 1840).

Tardigradide (või neid nimetatakse ka vesikarudeks) keha on 0,1–1,5 mm suurune, läbipaistev, koosneb neljast segmendist ja peast. Varustatud 4 paari lühikeste ja jämedate jalgadega, mille otsas on 4-8 pikka harjastega sarnast küünist ja viimane paar jalad tahapoole suunatud. Tardigradid liiguvad tõesti väga aeglaselt – kiirusega vaid 2-3 mm minutis. Suuosadeks on paar teravat stiili, mis aitavad läbistada vetikate ja sammalde rakumembraane, millest tardigradid toituvad. Tardigradidel on seede-, eritus-, närvi- ja reproduktiivsüsteem; neil aga ei ole hingamis- ega vereringesüsteemi – hingamine toimub nahal ning vere rolli täidab kehaõõnde täitev vedelik.

Praegu on teada rohkem kui 900 tardigradi liiki (Venemaal - 120 liiki). Tänu oma mikroskoopilisele suurusele ja võimele taluda ebasoodsaid tingimusi, on nad levinud kõikjal, alates Himaalajast (kuni 6000 m) kuni mere sügavused(alla 4000 m). Tardigrade on leitud kuumaveeallikatest, jää alt (näiteks Teravmägedel) ja ookeanipõhjast. Nad levivad passiivselt – tuule, vee ja erinevate loomadega.

Kõik tardigradid on mingil määral vesised. Umbes 10% - Mereelu, teisi leidub mageveekogudes, kuid enamik neist asustab sambla- ja samblikupatju maapinnal, puudel, kividel ja kiviseintel. Tardigrade võib samblas olla väga suur – sadu, isegi tuhandeid isendeid 1 g kuivanud samblas. Tardigradid toituvad taimede ja vetikate vedelikest, millel nad elavad. Mõned liigid söövad väikseid loomi – rotifere, nematoodi ja muid tardigrade. Need on omakorda puukide ja kevadsabade saagiks.

Kuivanuna tõmbavad nad jäsemed kehasse, vähendavad mahtu ja võtavad tünni kuju. Pind on kaetud vahakattega, mis takistab aurustumist. Peatatud animatsiooni ajal langeb nende ainevahetus 0,01%-ni ja veesisaldus võib ulatuda kuni 1%-ni normaalsest.

Peatatud animatsiooni olekus taluvad tardigradid uskumatuid koormusi.

* Temperatuur. Jää 20 kuuks. vedelas õhus temperatuuril -193°C, kaheksatunnine jahutamine vedela heeliumiga temperatuurini -271°C; kuumutamine 60-65°C-ni 10 tundi ja kuni 100°C tund aega.

* 570 000 röntgeni ioniseeriv kiirgus tapab ligikaudu 50% kokku puutunud tardigraadidest. Inimeste jaoks on surmav kiirgusdoos vaid 500 röntgenit.

* Atmosfäär: ärkas ellu pärast pooletunnist vaakumis viibimist. Need võivad vesiniksulfiidi ja süsinikdioksiidi atmosfääris püsida üsna pikka aega.

* Rõhk: Jaapani biofüüsikute katses asetati "magavad" tardigradid suletud plastmahutisse ja sukeldati veega täidetud kõrgsurvekambrisse, viies selle järk-järgult 600 MPa-ni (ca 6000 atmosfääri), mis on peaaegu 6 korda kõrgem kui rõhutase Mariaani süviku madalaimas punktis. Vahet polnud, millise vedelikuga anum oli täidetud: veega või mittetoksilise nõrga lahustiga, perfluorosüsinikuga C8F18, ellujäämise tulemused olid samad.

* Niiskus: on teada juhtum, kui kõrbest võetud sammal pandi umbes 120 aastat pärast selle kuivamist vette, selles olevad tardigradid ärkasid ellu ja olid võimelised paljunema.

2007. aasta septembris saatis Euroopa Kosmoseagentuur mitu inimest kosmosesse 160 miili kõrgusele. Mõned vesikarud puutusid kokku ainult vaakumiga, mõned ka 1000 korda suurema kiirgusega kui Maa taustkiirgus. Kõik tardigradid mitte ainult ei jäänud ellu, vaid ka munesid ja paljunesid edukalt

Orbiidil tehtud katsed on näidanud, et tardigradid – pisikesed lülijalgsed, mille suurus jääb vahemikku 0,1–1,5 millimeetrit – suudavad avakosmoses ellu jääda. Oma töös, mille tulemused avaldati ajakirjas Current Biology, näitasid mitme riigi bioloogid, et mõned tardigradid suudavad täielikult taastada oma elutähtsad funktsioonid ja toota elujõulisi järglasi.

Selles töös saatis rühm biolooge, mida juhtis Ingemar Jonsson Kristianstadi ülikoolist, Maa orbiidile kaks liiki tardigrade – Richtersius coronifer ja Milnesium tardigradum. Lülijalgsed veetsid 10 päeva Venemaa mehitamata sõiduki Foton-M3 pardal. Kokku on kosmoses viibinud 120 tardigradi, igast liigist 60 isendit. Lennu ajal oli üks lülijalgsete rühm, sealhulgas mõlemad liigid, vaakumis (tardigraadidega kambrit avakosmosest eraldav luuk oli avatud), kuid oli kaitstud päikesekiirgus spetsiaalne ekraan. Veel kaks tardigradide rühma veetsid 10 päeva vaakumis ja puutusid kokku ultraviolettkiirgusega A (lainepikkus 400–315 nanomeetrit) või ultraviolettkiirgusega B (lainepikkus 315–280 nanomeetrit). Viimane rühm lülijalgsed kogesid kõiki kosmose "omadusi".

Kõik tardigradid olid peatatud animatsioonis. Pärast 10 kosmoses veedetud päeva kuivasid peaaegu kõik organismid, kuid kosmoselaeva pardal normaliseerusid tardigradid. Enamik loomi, kes olid kokku puutunud ultraviolettkiirgusega lainepikkusega 280–400 nm, jäid ellu ja suutsid paljuneda. R. coroniferi isendid ei suutnud ellu jääda kogu mõjutuste ulatuses (madal temperatuur, vaakum, ultraviolett A ja B), selle rühma loomadest jäi ellu vaid 12%, kõik nad kuulusid liiki Milnesium tardigradum. Ellujäänud suutsid siiski saada normaalseid järglasi, kuigi nende viljakus oli madalam kui kontrollrühmal Maal.

Siiani ei tea teadlased mehhanisme, mis aitasid tardigradidel ellu jääda avakosmose karmi ultraviolettkiirguse käes. Selle lainepikkusega kiirgus põhjustab DNA katkestusi ja mutatsioone. Tõenäoliselt on tardigradidel spetsiaalsed kaitsesüsteemid, mis kaitsevad või parandavad kiiresti nende geneetilist materjali. Mõistmine, kuidas elussüsteemid suudavad end kaitsta kosmose kahjulike mõjude eest, on oluline astronautika arendamiseks ning pikamaa kosmoselendude ja kuubaasi korraldamiseks.

Mis on tardigradide sellise ellujäämise saladus? Nad mitte ainult ei suuda jõuda seisundisse, kus nende ainevahetus praktiliselt seiskub, vaid ka säilitavad seda seisundit aastaid igal ajal oma olemasolu jooksul.

Siin on näide Arktikast Adorybiotus coronifer selles külmunud olekus:

Kuid selle olendi hooajalised muutused sõltuvalt ilmastikutingimustest (1– külm sügis ja talv; 2 – vedru; 3 – aktiivne vorm, suvi; 4 - sulamine):

Seega lükkab tardigradide olemasolu ümber teooria, et ainult prussakad on võimelised ellu jääma tuumaplahvatus. See olend on palju sitkem, kordades väiksem kui prussakas ja ka palju armsam :)

Nende itaaliakeelne nimi on "tardigrado" Ladina päritolu ja tähendab "aeglast liikumist". See anti loomade avastamisel nende aeglase liikumise tõttu. Tardigradid on peaaegu läbipaistvad ja ulatuvad keskmiselt poole millimeetri pikkuseks. Tardigraadi keha koosneb viiest osast: selgelt piiritletud peast koos suuga ja neljast segmendist, millest igaühel on paar küünistega jalgu. Loomade keha on kaetud õhukese ja painduva vastupidava küünenahaga, mida nad kasvavad (sulades) maha ajavad. Anatoomiline struktuur need väikesed loomad meenutavad oma struktuurilt suuremaid. Eelkõige on tardigraadidel seljaküljel aju, ventraalsel küljel väikesed silmad ja närviganglionid (nagu kärbsed). Nende seedeelundkond hõlmab teravate mandlitega suud ja neelu imemislaiendit, et imeda välja teiste mikroskoopiliste loomade või taimede rakkude sisu, sooled ja pärak. Õnneks ei ole tardigradid inimestele patogeensed. Neil on pikisuunalised lihased ja eritusorganid.

Üks dorsaalselt paiknev kotikujuline sugunäärme eristab isaseid, emaseid ja iseviljastuvaid hermafrodiite. Mõned liigid koosnevad ainult emasloomadest, kes paljunevad partenogeneesi teel, st ilma isaste osaluseta. Väikese suuruse tõttu ei vaja tardigradid gaasivahetuseks hingamis- ja vereringesüsteeme. Kehaõõnes olev vedelik täidab hingamisteede ja vereringesüsteemid. Süstemaatiliselt on tardigradid väga lähedased lülijalgsetele, eelkõige vähilaadsetele ja putukatele, kes kaotavad kasvu käigus ka küünenaha ja kelle liikide arv on Maal kõige suurem. Olles lülijalgsetele väga lähedal, pole tardigradid need. Erinevad liigid Tardigrade on leitud kõikjal planeedil: alates polaaralad ekvaatorini, rannikualadelt1 ookeani sügavustesse ja isegi mäetippudele. Praeguseks on kirjeldatud ligikaudu 1100 tardigradi liiki, kes elavad meredes, järvedes ja jõgedes või maismaa elupaikades. Nende arv kasvab igal aastal kiiresti uute avastuste ja olemasolevate liikide läbivaatamise tõttu.

Kuigi kõik tardigradid vajavad ellujäämiseks vett, võivad paljud liigid ellu jääda ka ajutise vee puudumise korral. Nii leiti kõige rohkem tardigrade maapinnalt, kus nad elavad samblates, samblikes, lehtedes ja märg muld. Tardigradide laialdane levik Maal on tihedalt seotud nende ellujäämisstrateegiatega.

Maapealsed tardigradid võivad elada kahes peamises olekus: aktiivne olek ja krüptobioos2. Aktiivselt vajavad tardigradid vett söömiseks, kasvamiseks, paljunemiseks, liikumiseks ja tavapärasteks tegevusteks. Krüptoobioosi seisundis peatub metaboolne aktiivsus veepuuduse tõttu. Kui tingimused muutuvad keskkond ja kui vesi ilmub, saavad nad uuesti aktiivsesse olekusse naasta. Selline pööratav vedrustus metaboolne aktiivsus loomulikult võrreldi surma ja ülestõusmisega. Maapealsed tardigradid reageerivad stiimulitele erinevalt sõltuvalt stressiallikatest ja nende reaktsioone nimetatakse ühiselt krüptoobioosiks. Seda seisundit võivad põhjustada kuivatus (anhüdrobioos), külmumine (krüobioos), hapnikupuudus (anoksübioos) ja lahustunud ainete kõrge kontsentratsioon (osmobioos).

Anhüdrobioos, peaaegu täielikust kuivamisest tingitud metaboolne puhkeseisund, on maapealsete tardigraadide puhul tavaline nähtus, mis võib sellesse seisundisse siseneda mitu korda. Selles üleminekuseisundis ellujäämiseks peavad tardigradid väga aeglaselt kuivama. Maapealsete tardigradide asustatud rohi, samblad ja samblikud sisaldavad palju veekogusid, nagu käsnad, mis kuivavad väga aeglaselt. Tardigradid kuivavad, kuna nende keskkond kaotab vett. Neil pole muud võimalust põgeneda, sest tardigradid on jooksmiseks liiga väikesed. Tardigraad kaotab kuni 97% oma veesisaldusest ja kuivab, moodustades ligikaudu kolmandiku oma esialgsest suurusest kuju, mida nimetatakse "tünniks". Sellise "tünni" moodustumine toimub siis, kui loom tõmbab oma jalad ja pea kehasse, et oma pindala vähendada. Kaste, vihma või sula lumega taashüdraatimisel võib tardigraad mõne minuti või tunni jooksul naasta aktiivsesse olekusse. See hämmastav võime ellujäämine näib olevat otsene vastus kiiretele ja ettearvamatutele muutustele maapealses mikrokeskkonnas.

Mere tardigradidel selliseid omadusi ei teki, sest nende keskkond on tavaliselt stabiilsem. Loom võib olenevalt liigist olla anhüdrobioosi seisundis mitu kuud kuni kakskümmend aastat ja ellu jääda peaaegu kõike. Tardigrade'i kuulsaim omadus on selle võime ellu jääda ekstreemsel ajal äärmuslikud tingimused. Katsete käigus puutusid dehüdreeritud tardigradid kokku temperatuuride vahemikus miinus 272,95°C, s.o. absoluutse nulli lähedal, kuni +150°C, s.o. temperatuur ahjus koogi küpsetamisel. Pärast rehüdratatsiooni naasevad loomad aktiivsesse olekusse. Seega jäid ellu tardigradid, kes olid mitu aastat temperatuuril -80°C anhüdrobioosis. Paljastunud on ka tardigrade atmosfääri rõhk, 12 000 korda suurem normaalne rõhk, samuti kokkupuude liigsete lämmatavate gaasidega (süsinikmonooksiid, süsinikdioksiid) ja nad suutsid pärast rehüdratsiooni naasta aktiivsesse olekusse. Mõju ioniseeriv kiirgus, mis on inimestele enam kui 1000 korda surmav, ei avaldanud mingit mõju tardigradidele.

2007. aastal sai tardigradist esimene loom, kes hävitava kosmosekeskkonna mõjud üle elas. Kosmoselaevaga TARDIS läbiviidud katses puutusid anhüdrobioosi seisundis tardigradid tänu Euroopa Kosmoseagentuuri varustusele otseselt päikesekiirguse ja kosmosevaakumiga Venemaa kosmoseaparaadi Foton-M3 missiooni ajal. Kui sõiduk oli maapinnast 260 km kõrgusel orbiidil, avasid teadlased konteineri, mis sisaldas tünni tardigrade, jättes need päikese ja eelkõige ultraviolettkiirguse kätte. Pärast rehüdratatsiooni Maale naastes hakkasid loomad liikuma – jäid ellu.

2011. aasta suvel saadeti Itaalia kosmoseagentuuri toetatud TARDIKISSi eksperimendi käigus rahvusvahelisel kosmosel tardigrade. kosmosejaam(ISS) NASA kosmosesüstikul Endeavour. Tardigrade ja nende munad puutusid kokku ioniseeriva kiirguse ja mikrogravitatsiooniga. Taas kord, pärast loomade Maale naasmist, koorusid munad ja loomad jäid ellu, sõid, kasvasid, sulasid ja paljunesid, nagu oleksid nad naasnud toredalt väikeselt kosmosereisilt. Milliseid bioloogilise resistentsuse mehhanisme kasutavad tardigradid, et end nendes erinevates stressitingimustes kaitsta?

Tardigraadide füsioloogilised ja biokeemilised mehhanismid, mis tagavad tardigraadide vastupidavuse, on endiselt vähe teada ja siiani pole üldtunnustatud seletust. Küll aga on viimasel paaril aastal huvi äratanud tardigradide talumine. suur hulk teadlased, kes kasutasid oma uurimistöös uusi molekulaarseid ja biokeemilisi vahendeid. Nüüd on selge, et anhüdrobioosi aluseks olevad mehhanismid võivad erinevate biokeemiliste ja füsioloogiliste mehhanismide abil kaasa aidata tardigradide vastupidavusele muudes stressitingimustes. Selle aluseks olev mehhanism hõlmab erinevate molekulide sünteesi, mis toimivad koos bioprotektiividena: trehaloos, suhkur ja stressivalgud, mida tavaliselt nimetatakse "kuumašoki valkudeks".

Kui dehüdratsioon tekib, põhjustab olulise vee kaotus tavaliselt rakkude ja kudede hävimist ning sellest tulenevalt keha surma. Tardigradide puhul on dehüdratsiooniresistentsuse omandamise ja trehaloosi biosünteesi vahel seos, kuna tardigradid akumuleerivad seda suhkrut dehüdratsiooni käigus. Trehaloosi süntees ja akumuleerumine kaitseb tardigraadseid rakke ja kudesid, asendades dehüdratsiooni tõttu kaotatud vee. Kuumašoki valgud, eriti HSP70, näivad toimivat koos trehaloosiga, et kaitsta suuri molekule ja rakumembraanid dehüdratsioonist põhjustatud kahjustuste eest. Ioniseerivad ja ultraviolettkiirgus lagundab suuri molekule, nagu DNA, ja põhjustab oksüdatiivset stressi, tekitades sarnaseid efekte kiirendatud vananemisega.

Just sel põhjusel paneb tardigradide võime intensiivse kiirguse üle elada teadlasi arvata, et loomadel on tõhus DNA parandamise mehhanism ja kaitsev antioksüdantide süsteem. Teadlaste kasvav huvi tardigraadide vastu on kahtlemata seotud võimalusega rakendada omandatud teadmisi dehüdratsioonist ja tardigraadide külmakindluse mehhanismidest biomaterjalide (näiteks rakkude, vaktsiinide, toidu jne) külmsäilitamisel. Need pisikesed nähtamatud loomad võivad aidata meil mõista elussüsteemide olemuse aluspõhimõtteid. Nii et olge murul kõndides ettevaatlik.

Jätkame omade täiendamist!

Väidetavalt peavad nad ilma veeta vastu kuni kümme aastat, suudavad ellu jääda temperatuuril -271°C vedelas heeliumis ja +100°C keevas vees, taluvad 1000 korda rohkem kiirgust kui inimene ning on isegi olnud avakosmoses!

Uurime välja, KES SEE ON ja kas see vastab tõele...

Tardigradide (või neid nimetatakse ka vesikarudeks) keha on 0,1–1,5 mm suurune, läbipaistev, koosneb neljast segmendist ja peast. Varustatud 4 paari lühikeste ja jämedate jalgadega, mille otsas on 4-8 pikka harjastega sarnanevat küünist, kusjuures viimane jalapaar on suunatud tahapoole. Tardigradid liiguvad tõesti väga aeglaselt – kiirusega vaid 2-3 mm minutis. Suuosadeks on paar teravat stiili, mis aitavad läbistada vetikate ja sammalde rakumembraane, millest tardigradid toituvad. Tardigradidel on seede-, eritus-, närvi- ja reproduktiivsüsteem; neil aga puudub hingamis- ega vereringesüsteem – nahahingamine ning vere rolli täidab kehaõõnde täitev vedelik.

Praegu on teada rohkem kui 900 tardigradi liiki (Venemaal on 120 liiki). Tänu oma mikroskoopilisele suurusele ja võimele taluda ebasoodsaid tingimusi, on nad levinud kõikjal, alates Himaalajast (kuni 6000 m) kuni meresügavuseni (alla 4000 m). Tardigrade on leitud kuumaveeallikatest, jää alt (näiteks Teravmägedel) ja ookeanipõhjast. Nad levivad passiivselt – tuule, vee ja erinevate loomadega.

Kõik tardigradid on mingil määral vesised. Ligikaudu 10% on mereelanikud, teisi leidub mageveekogudes, kuid enamus asustab sambla- ja samblikupatju maapinnal, puudel, kividel ja kiviseintel. Tardigrade võib samblas olla väga suur – sadu, isegi tuhandeid isendeid 1 g kuivanud samblas. Tardigradid toituvad taimede ja vetikate vedelikest, millel nad elavad. Mõned liigid söövad väikseid loomi – rotifere, nematoodi ja muid tardigrade. Need on omakorda puukide ja kevadsabade saagiks.

Peatatud animatsiooni olekus taluvad tardigradid uskumatuid koormusi.

* Temperatuur. Jää 20 kuuks. vedelas õhus temperatuuril -193°C, kaheksatunnine jahutamine vedela heeliumiga temperatuurini -271°C; kuumutamine 60-65°C-ni 10 tundi ja kuni 100°C tund aega.

* 570 000 röntgeni ioniseeriv kiirgus tapab ligikaudu 50% kokku puutunud tardigraadidest. Inimeste jaoks on surmav kiirgusdoos vaid 500 röntgenit.

* Atmosfäär: ärkas ellu pärast pooletunnist vaakumis viibimist. Need võivad vesiniksulfiidi ja süsinikdioksiidi atmosfääris püsida üsna pikka aega.

* Niiskus: on teada juhtum, kui kõrbest võetud sammal pandi umbes 120 aastat pärast selle kuivamist vette, selles olevad tardigradid ärkasid ellu ja olid võimelised paljunema.

* Avatud ala:

Eksperimendid orbiidil on näidanud, et tardigradid, mille suurus on 0,1–1,5 millimeetrit, on võimelised kosmoses ellu jääma. Oma töös, mille tulemused avaldati ajakirjas Current Biology, näitasid mitme riigi bioloogid, et mõned tardigradid suudavad täielikult taastada oma elutähtsad funktsioonid ja toota elujõulisi järglasi.

Selles töös saatis bioloogide meeskond, mida juhtis Ingemar Jonsson Kristianstadi ülikoolist, Maa orbiidile kaks liiki tardigrade – Richtersius coronifer ja Milnesium tardigradum. Lülijalgsed veetsid Vene pardal mehitamata sõiduk"Foton-M3" 10 päeva. Kokku on kosmoses viibinud 120 tardigradi, igast liigist 60 isendit. Lennu ajal oli üks lülijalgsete rühm, sealhulgas mõlemad liigid, vaakumis (tardigraadidega kambrit avakosmosest eraldav luuk oli avatud), kuid päikesekiirguse eest kaitstud spetsiaalse ekraaniga. Veel kaks tardigradide rühma veetsid 10 päeva vaakumis ja puutusid kokku ultraviolettkiirgusega A (lainepikkus 400–315 nanomeetrit) või ultraviolettkiirgusega B (lainepikkus 315–280 nanomeetrit). Viimane lülijalgsete rühm koges kõiki kosmose "omadusi".

Siin on näide Arktikast Adorybiotus coronifer selles külmunud olekus:

Kuid selle olendi hooajalised muutused sõltuvad ilmastikutingimused(1 - külm sügis ja talv; 2 - kevad; 3 - aktiivne vorm, suvi; 4 - sulamine):

Seega lükkab tardigradide olemasolu ümber teooria, mille kohaselt suudavad tuumaplahvatuse üle elada vaid prussakad. See olend on palju sitkem, kordades väiksem kui prussakas ja ka palju armsam :)

Nende itaaliakeelne nimi "tardigrado" on ladina päritolu ja tähendab "aeglast liikumist". See anti loomade avastamisel nende aeglase liikumise tõttu. Tardigradid on peaaegu läbipaistvad ja ulatuvad keskmiselt poole millimeetri pikkuseks. Tardigraadi keha koosneb viiest osast: selgelt piiritletud peast koos suuga ja neljast segmendist, millest igaühel on paar küünistega jalgu. Loomade keha on kaetud õhukese ja painduva vastupidava küünenahaga, mida nad kasvavad (sulades) maha ajavad. Nende väikeste loomade anatoomiline struktuur sarnaneb suuremate loomade ehitusega. Eelkõige on tardigraadidel seljaküljel aju, ventraalsel küljel väikesed silmad ja närviganglionid (nagu kärbsed). Nende seedesüsteemis on teravate mandlitega suud ja neelu imemispikendus, et imeda välja teiste mikroskoopiliste loomade või taimede rakkude sisu, sooled ja pärak. Õnneks ei ole tardigradid inimestele patogeensed. Neil on pikisuunalised lihased ja eritusorganid.

Üks dorsaalselt paiknev kotikujuline sugunäärme eristab isaseid, emaseid ja iseviljastuvaid hermafrodiite. Mõned liigid koosnevad ainult emasloomadest, kes paljunevad partenogeneesi teel, st ilma isaste osaluseta. Väikese suuruse tõttu ei vaja tardigradid gaasivahetuseks hingamis- ja vereringesüsteeme. Kehaõõnes olev vedelik täidab hingamis- ja vereringesüsteemide funktsioone. Süstemaatiliselt on tardigradid väga lähedased lülijalgsetele, eelkõige vähilaadsetele ja putukatele, kes kaotavad kasvu käigus ka küünenaha ja kelle liikide arv on Maal kõige suurem. Olles lülijalgsetele väga lähedal, pole tardigradid need. Erinevaid tardigraadide liike on leitud kõikjal planeedil: polaaraladest ekvaatorini, rannikuvöönditest1 kuni sügava ookeanini ja isegi mäetippudel. Praeguseks on kirjeldatud ligikaudu 1100 tardigradi liiki, kes elavad meredes, järvedes ja jõgedes või maismaa elupaikades. Nende arv kasvab igal aastal kiiresti uute avastuste ja olemasolevate liikide läbivaatamise tõttu.

Kuigi kõik tardigradid vajavad ellujäämiseks vett, võivad paljud liigid ellu jääda ka ajutise vee puudumise korral. Nii leiti kõige rohkem tardigrade maapinnalt, kus nad elavad samblates, samblikes, lehtedes ja niiskes pinnases. Tardigradide laialdane levik Maal on tihedalt seotud nende ellujäämisstrateegiatega.

Maapealsed tardigradid võivad elada kahes peamises olekus: aktiivne olek ja krüptobioos2. Aktiivselt vajavad tardigradid vett söömiseks, kasvamiseks, paljunemiseks, liikumiseks ja tavapärasteks tegevusteks. Krüptoobioosi seisundis peatub metaboolne aktiivsus veepuuduse tõttu. Kui keskkonnatingimused muutuvad ja vesi ilmub, võivad nad uuesti aktiivsesse olekusse naasta. Sellist metaboolse aktiivsuse pöörduvat peatamist võrreldi loomulikult surma ja ülestõusmisega. Maapealsed tardigradid reageerivad stiimulitele erinevalt sõltuvalt stressiallikatest ja nende reaktsioone nimetatakse ühiselt krüptoobioosiks. Seda seisundit võivad põhjustada kuivatus (anhüdrobioos), külmumine (krüobioos), hapnikupuudus (anoksübioos) ja lahustunud ainete kõrge kontsentratsioon (osmobioos).

Anhüdrobioos, peaaegu täielikust kuivamisest tingitud metaboolne puhkeseisund, on maapealsete tardigraadide puhul tavaline nähtus, mis võib sellesse seisundisse siseneda mitu korda. Selles üleminekuseisundis ellujäämiseks peavad tardigradid väga aeglaselt kuivama. Maapealsete tardigradide asustatud rohi, samblad ja samblikud sisaldavad palju veekogusid, nagu käsnad, mis kuivavad väga aeglaselt. Tardigradid kuivavad, kuna nende keskkond kaotab vett. Neil pole muud võimalust põgeneda, sest tardigradid on jooksmiseks liiga väikesed. Tardigraad kaotab kuni 97% oma veesisaldusest ja kuivab, moodustades ligikaudu kolmandiku oma esialgsest suurusest kuju, mida nimetatakse "tünniks". Sellise "tünni" moodustumine toimub siis, kui loom tõmbab oma jalad ja pea kehasse, et oma pindala vähendada. Kaste, vihma või sula lumega taashüdraatimisel võib tardigraad mõne minuti või tunni jooksul naasta aktiivsesse olekusse. See hämmastav ellujäämisvõime näib olevat otsene vastus kiiretele ja ettearvamatutele muutustele maapealses mikrokeskkonnas.

Mere tardigradidel selliseid omadusi ei teki, sest nende keskkond on tavaliselt stabiilsem. Loom võib olenevalt liigist olla anhüdrobioosi seisundis mitu kuud kuni kakskümmend aastat ja ellu jääda peaaegu kõike. Tardigrade kuulsaim omadus on selle võime ellu jääda äärmiselt ekstreemsetes tingimustes. Katsete käigus puutusid dehüdreeritud tardigradid kokku temperatuuride vahemikus miinus 272,95°C, s.o. absoluutse nulli lähedal, kuni +150°C, s.o. temperatuur ahjus koogi küpsetamisel. Pärast rehüdratatsiooni naasevad loomad aktiivsesse olekusse. Seega jäid ellu tardigradid, kes olid mitu aastat temperatuuril -80°C anhüdrobioosis. Tardigradid puutusid kokku ka 12 000-kordse normaalrõhuga ületava atmosfäärirõhuga, samuti liigsete lämmatavate gaaside (süsinikmonooksiid, süsinikdioksiid) toimel ning suutsid pärast rehüdratatsiooni naasta aktiivsesse olekusse. Kokkupuude ioniseeriva kiirgusega, mis on rohkem kui 1000 korda inimestele surmav, ei mõjutanud tardigrade.

2011. aasta suvel saatis Itaalia kosmoseagentuuri toetatud TARDIKISSi eksperiment NASA kosmosesüstikul Endeavour tardigrade kosmosesse Rahvusvahelisse Kosmosejaama (ISS). Tardigrade ja nende munad puutusid kokku ioniseeriva kiirguse ja mikrogravitatsiooniga. Taas kord, pärast loomade Maale naasmist, koorusid munad ja loomad jäid ellu, sõid, kasvasid, sulasid ja paljunesid, nagu oleksid nad naasnud toredalt väikeselt kosmosereisilt. Milliseid bioloogilise resistentsuse mehhanisme kasutavad tardigradid, et end nendes erinevates stressitingimustes kaitsta?

Tardigraadide füsioloogilised ja biokeemilised mehhanismid, mis tagavad tardigraadide vastupidavuse, on endiselt vähe teada ja siiani pole üldtunnustatud seletust. Viimastel aastatel on tardigraadide vastupidavus aga äratanud huvi paljude teadlaste seas, kes on oma uurimistöös kasutanud uusi molekulaarseid ja biokeemilisi vahendeid. Nüüd on selge, et anhüdrobioosi aluseks olevad mehhanismid võivad erinevate biokeemiliste ja füsioloogiliste mehhanismide abil kaasa aidata tardigradide vastupidavusele muudes stressitingimustes. Selle aluseks olev mehhanism hõlmab erinevate molekulide sünteesi, mis toimivad koos bioprotektiividena: trehaloos, suhkur ja stressivalgud, mida tavaliselt nimetatakse "kuumašoki valkudeks".

Kui dehüdratsioon tekib, põhjustab olulise vee kaotus tavaliselt rakkude ja kudede hävimist ning sellest tulenevalt keha surma. Tardigradide puhul on dehüdratsiooniresistentsuse omandamise ja trehaloosi biosünteesi vahel seos, kuna tardigradid akumuleerivad seda suhkrut dehüdratsiooni käigus. Trehaloosi süntees ja akumuleerumine kaitseb tardigraadseid rakke ja kudesid, asendades dehüdratsiooni tõttu kaotatud vee. Kuumašoki valgud, eriti HSP70, näivad toimivat koos trehaloosiga, et kaitsta suuri molekule ja rakumembraane dehüdratsioonist põhjustatud kahjustuste eest. Ioniseeriv ja ultraviolettkiirgus hävitavad suuri molekule, nagu DNA, ja põhjustavad oksüdatiivset stressi, põhjustades vananemisele sarnaseid mõjusid.

Just sel põhjusel paneb tardigradide võime intensiivse kiirguse üle elada teadlasi arvata, et loomadel on tõhus DNA parandamise mehhanism ja kaitsev antioksüdantide süsteem. Teadlaste kasvav huvi tardigraadide vastu on kahtlemata seotud võimalusega omandatud teadmisi dehüdratsioonist ja tardigraadide külmakindluse mehhanismidest rakendada biomaterjalide (näiteks rakkude, vaktsiinide, toidu jne) külmsäilitamisel. Need pisikesed nähtamatud loomad võivad aidata meil mõista elussüsteemide olemuse aluspõhimõtteid. Nii et olge murul kõndides ettevaatlik.

Aga kes nad on? Aga muide, ja. Siin on veel üks huvitav elu võlu:

Kõik elusorganismid vajavad normaalseks toimimiseks mitmeid ligikaudu sama tasemega tingimusi: keskmine temperatuur-10 kuni +35 kraadi, vedela vee olemasolu ja välise puudumine kahjulikud mõjud, näiteks kiirgus. Kriitiline (st järsk ja suur) muutus nendes tingimustes tähendab enamiku elusolendite jaoks surma. Kuid Maal on loom, kes hävitab sõna otseses mõttes kõik meie ettekujutused elust ja selle olemasolust.

See loom -. Tardigrade on mikroskoopiline loom, kes näeb välja nagu tilluke karu, mistõttu nende avastaja, sakslane I. Getze nimetas neid ilmselt "väikesteks veekarudeks". Nende kehapikkus võib olenevalt liigist varieeruda 0,1–1,5 millimeetrit. Kui rääkida liikidest, siis nüüdseks on teada üle 900 tardigradi liigi, mida leidub üle maailma kõige rohkem. erinevaid kohti ja tingimused. Enamik tardigrade kuulub maismaa liigid, kuid mõned liigid eelistavad veeelementi ja asustavad nii väikeseid mageveekogusid kui ka meresid ja ookeane.

Tardigrade tunnustatud kõige vastupidav olend maapinnal, ükski teine olend ei suuda ellu jääda tingimustes, milles tardigraad suudab ellu jääda. See pisike loom talub kergesti ülikõrget ja ekstreemset madalad temperatuurid, ülikõrge rõhk, niiskuse täielik puudumine, õhu ja vaakumi puudumine, samuti tohutud kiirgusdoosid.

Täpsemalt öeldes säilivad tardigradid temperatuuridel alates +190 enne -279 kraadi Celsiuse järgi, pealegi ei suuda nad sellistes ekstreemsetes tingimustes ellu jääda vaid mõne liigi puhul on sellised temperatuurid normiks (veealuste termaalallikate läheduses elavate tardigradide puhul on 110-120 kraadine temperatuur üsna tavaline).

Mis puutub põua, siis siin on "veekarud" end veelgi märgatavamalt eristanud - pika vee puudumisel on nad võimelised kukkuma anabioos(kõikide kehas toimuvate protsesside seiskumine või väga tugev aeglustumine, nn kujuteldav surm). Peatatud animatsiooni ajal väheneb nende keha suurus ja see on kaetud millegi vaha sarnasega, et säilitada väikseid niiskusjälgi. Anabioos võib kesta kuni 2 aastat, ja ellu ärkamiseks piisab vaid tilgast veest.

Selline näeb välja tardigrade peatatud animatsiooni olekus

Mitmed Jaapani teadlaste katsed on kinnitanud tardigradide teisi uskumatuid võimeid: - võime taluda maksimaalset survet. 600 MPa (näiteks Marsi kaeviku põhjas 11-kilomeetrise veekihi all on rõhk 100 MPa); - kiirgustase üle kanda 10 korda rohkem kui ükski teine loom.