Тайны голого землекопа: как живет самое загадочное животное, победившее старение и рак

У зверьков маленькие глазки-щелочки, которыми они практически не видят — скорее всего, могут лишь отличать свет от темноты

Фото: EAST NEWS.

- Представьте себе звезд лучшей в мире футбольной команды, например, мадридского «Реала», которым по 300 — 400 лет: они в расцвете сил, ловко бегают, отлично соображают, быстро восстанавливаются после травм. Таким может стать человек, если ученые разгадают секреты одного из самых загадочных животных на Земле и придумают, как привить эти ноу-хау людям, - рассказывает исследователь, молекулярный биолог, один из ведущих участников проекта по изучению голых землекопов Максим Скулачев.

В здании НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ находится единственная в России лаборатория, где расквартированы удивительные животные. Их привезли в нашу страну в сентябре 2016 г., землекопов бесплатно предоставил Берлинский зоопарк. С тех пор прошло полтора года, и мы решили наведаться к переселенцам, чтобы посмотреть, как они живут и чем успели порадовать-удивить-вдохновить ученых.

Исследователь, молекулярный биолог, один из ведущих участников проекта по изучению голых землекопов Максим Скулачев

Фото: Руслан РАХМАНГУЛОВ. Перейти в Фотобанк КП

ИММУННЫЙ ПАРАДОКС

Как и при первом знакомстве с землекопами, нас просят надеть белые халаты и бахилы.

- Максим, читатели «Комсомолки» в откликах к прошлому репортажу удивлялись: биологи говорят, что у этих грызунов фантастический иммунитет, который почти на 100% защищает их от рака и многих других болезней, зачем тогда эти предосторожности?

- Наблюдая за землекопами, мы обнаружили парадокс: с одной стороны, у животных действительно уникальный иммунитет, у них не встречается множества тяжелейших возрастных заболеваний, которыми страдают ближайшие сородичи — мыши, крысы, а также люди в пожилом возрасте. С другой стороны, если во время драк между зверьками в раны попадают бактерии из окружающей среды, то может начаться массированное воспаление, из-за которого животные гибнут.

К счастью, люди научились успешно лечить воспаления такого рода, а вот появление способности противостоять раку нам бы очень пригодилось. Поэтому исследователи пытаются выяснить, как землекоп умудрился этого достичь, ведь у большинства пожилых мышей и крыс развиваются злокачественные опухоли.

- На сегодня известно, что у голого землекопа очень мощная система так называемого контактного торможения: клетки при делении «чувствуют», что рядом есть соседи, поэтому не делятся бесконтрольно, и опухоль не образуется, - поясняет Скулачев. - У человека такой механизм тоже есть, но он дает сбои, разлаживается, особенно с возрастом. А у наших зверьков защита срабатывает практически всегда. За долгие годы наблюдений во всем мире (животных начали пристально изучать более 40 лет назад) зафиксировано всего несколько случаев рака у землекопа, и это стало настоящей сенсацией. То есть для них рак — как для людей какое-нибудь редчайшее генетическое заболевание типа прогерии (стремительное старение, когда человек в детском возрасте становится глубоким стариком. - Авт).

ИЗ ПОДЗЕМЕЛЬЯ В ГОРЫ

Лаборатория с отсеком для землекопов находится на 4 этаже - из африканского подземелья, где они традиционно обитают в природе, зверьки перебрались не просто на землю, а еще и на Воробьевы горы, шутят в МГУ. При этом грызуны продолжают как ни в чем не бывало демонстрировать все те чудеса, за которые их называют рекордсменами в рейтинге самых интересных для науки животных. Это ответ скептикам, которые посмеиваются: если человеку привьют средства долгожительства землекопов, нам тоже придется переселиться в темноту под землю?

У зверьков маленькие глазки-щелочки, которыми они практически не видят — скорее всего, могут лишь отличать свет от темноты, поясняют биологи. При этом по всему телу растут редкие чувствительные волоски-вибриссы, благодаря которым землекопы хорошо ориентируются в пространстве и могут двигаться не только вперед, но и удивительно быстро бегать задним ходом (см. видео).

- Мы построили лабиринт из оргстекла: цилиндры и трубки-переходы между ними, чтобы имитировать систему нор с подземными ходами, - рассказывает Максим Скулачев. - В колбы насыпали опилки, набросали бумажных салфеток, и вскоре оказалось, что землекопы полностью выгребли опилки в одном из «помещений» и снесли туда всю бумагу. Это стало их спальней, куда члены стада приходят поспать, причем, обязательно свернувшись в общий клубок, чтобы греть друг друга. Дня и ночи как таковых у грызунов нет — они обычно бегают, поспят пару часов и снова носятся по лабиринту.

Королева с приплодом. Фото: Ольга Аверина, НИИ Митоинженерии МГУ

ПРАВИЛЬНОЕ ПИТАНИЕ И ЭКОНОМИЯ НА ОБОГРЕВЕ

Кроме спальни есть столовая, где сейчас лежит кусок огурца. В Сомали землекопы питаются корнями растения — аналога знакомого нам чертополоха. У него очень плотные корневища, зверьки подгрызают их, запускают бактерии из своей слюны, корни ферментируются (как при квашении капусты) и смягчаются. Мне вспомнилось, как микробиолог Дмитрий Алексеев рассказывал в интервью «КП», что ферментированные продукты сегодня тема номер один на международных конференциях, где обсуждается самое полезное питание для микрофлоры и всего организма человека. «Микробиота (микрофлора) очень важна для землекопов и наверняка вносит свой вклад в их уникальное долгожительство, в дальнейшем мы планируем это изучать, - подтверждает биолог Максим Скулачев. - У нас в лаборатории кроме огурцов и корнеплодов — морковки, батата, грызуны с огромным удовольствием стали есть еще виноград».

В комнате душновато — поддерживается температура около 27 градусов, поскольку землекопы — условно теплокровные животные. Это единственное млекопитающее, которое в активном состоянии не поддерживает температуру своего тела и зависит от температуры окружающей среды. «Считалось, что голый землекоп вообще не имеет системы термогенеза, то есть внутреннего регулятора температуры, - рассказал «КП» профессор МГУ и Гарвардского университета Вадим Гладышев. - Однако оказалось, что это не совсем так. Сейчас мы проводим эксперименты для изучения «системы обогрева» животных, поскольку это, видимо, одна из особенностей, позволяющих им экономить энергию, и в том числе благодаря этому тормозить старение».

ФЕВРАЛЬСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ 2017-ГО

Еще одно эксклюзивное свойство голых землекопов — эусоциальность. «Мы с вами, как и все остальные млекопитающие, квазисоциальны, то есть, если припрет, можем выжить и в одиночку. Они — нет. Им нужна колония, как муравьям или пчелам, со строгим распределением ролей, только так они могут существовать», - поясняет Максим Скулачев.

В стаде (колонии) голых землекопов есть глава - королева и ее муж, размножаются только они. Часть зоологов утверждает, что монаршая особа живет по принципу полиандрии, или многомужества, спариваясь с двумя-тремя постоянными партнерами. Однако исследователи из МГУ настаивают, что у королевы лишь один супруг и еще двое его приятелей-телохранителей, которые служат личной гвардией правящей четы. Кстати, похоже, в телохранители берут и самок. Во всяком случае в университетской колонии самый крупный и сильный землекоп – это самка, причем не королева. «Когда у нас случился дворцовый переворот, именно стражи-телохранители отважно защищали королеву и ее мужа», говорит Скулачев. Эта история произошла в феврале 2017-го, и в лаборатории ее прозвали «февральской революцией».

В столовой

Фото: Руслан РАХМАНГУЛОВ. Перейти в Фотобанк КП

В колонии начались какие-то брожения, не понятно, что пошло не так, но погибло несколько землекопов — они были загрызены в драках. Однажды сотрудники лаборатории услышали из отсека зверьков жуткий писк и визг. Вбежав, увидели, что идет новая страшная драка: королева и ее страж бьются с группой из нескольких грызунов, которую возглавляет сестра королевы, вовсю брызжет кровь. Раненую королеву с телохранителем успели отселить в отдельный цилиндр с опилками, где страж вскоре тоже скончался от ранений. У самки был поврежден позвоночник, она стала горбатой, но выжила. Позже ученые подсадили к ней нескольких молодых землекопов, из которых она вроде бы уже присмотрела себе нового мужа. А в прежней колонии место королевы заняла ее сестра-бунтарка. Она тоже выбрала себе супруга, и уже принесла одно потомство.

УБИВАЮТ МЛАДЕНЦЕВ, ЧТОБЫ ПОЯВИЛИСЬ ДОЛГОЖИТЕЛИ?

Изначально в МГУ прибыло 60 голых землекопов, за полтора года их стало уже больше 100. Появление детенышей в колонии праздновали 5 раз. «Рождается от 5 до 20 зверьков, но выживает около половины каждого приплода, - рассказывает Максим Скулачев. - Похоже, что взрослые землекопы ведут жестокую селекцию: судя по всему, более слабых детенышей убивают». Ученые предполагают, что в результате такого отбора остаются наиболее сильные и здоровые новорожденные, которые способны стать долгожителями.

Кроме королевы, ее мужа и телохранителей в колонии есть землекопы-няньки, ухаживающие за малышами; фуражиры, добывающие пищу (в лабораторных условиях они тащат корм в помещение-столовую); рабочие, роющие ходы (в нашем случае — перетаскивающие опилки-салфетки-мусор), а также солдаты — самые мощные самцы для борьбы со змеями (в природе) и другими непокорными землекопами.

У всех, кроме королевы и ее мужа, подавлена репродуктивная функция, то есть рядовые грызуны не могут размножаться. Но в отличие от пчел и муравьев, у которых рабочая особь никогда не станет маткой, землекопы способны при необходимости «разморозить» свою половую систему и зачать потомство. Так бывает, например, при смене власти в колонии (см. выше). У биологов есть версия, что в мирное время королева землекопов держит всех подданных в постоянном стрессе — кусается, кричит (пищит) на них, и это подавляет половую функцию рядовых зверьков. Также не исключено, что самка-глава колонии испускает некие биохимические сигналы, которые воздействуют на половые железы остальных землекопов и блокируют их порывы к размножению.

ЧЕГО ХОТЯТ ИССЛЕДОВАТЕЛИ

- На первом этапе наша задача — вырастить побольше землекопов, чтобы их стало несколько сотен, поясняют ученые МГУ. Затем начнется долгосрочный эксперимент-наблюдение и исследования, чтобы выяснить: действительно ли эти млекопитающие практически не стареют на молекулярном уровне, успешно сопротивляются многим возрастным болезням и благодаря каким приспособлениям в организме так происходит. Предполагается, что эксперимент продлится не менее 20 лет.

А уже в самое ближайшее время ученые собираются начать серию поведенческих тестов, чтобы узнать, как думают и принимают решения загадочные жители колонии.

КОММЕНТАРИЙ ЭКСПЕРТА

Руководитель лаборатории системной биологии старения МГУ, профессор медицинской школы Гарвардского университета Вадим Гладышев, чья команда первой в мире секвенировала (то есть расшифровала) геном голого землекопа:

- Мы заинтересовались этим животным-долгожителем давно, в 2011 году сделали первую версию расшифровки его генома, в 2014-м выпустили вторую версию, а сейчас работаем над третьей версией, которая будет наиболее полной и совершенной.

Руководитель лаборатории системной биологии старения МГУ, профессор медицинской школы Гарвардского университета Вадим Гладышев

Фото: Руслан РАХМАНГУЛОВ. Перейти в Фотобанк КП

Изучая геном голого землекопа, мы сравниваем его с другими млекопитающими, в том числе близкородственными, чтобы понять: какие генетические особенности позволили этому грызуну так сильно замедлить старение, понизить вероятность возникновения рака и вообще стать одним из самых загадочных животных. Обычно, чем крупнее млекопитающее, тем больше срок его жизни. А землекоп маленький, но живет в 10 раз дольше других грызунов того же размера, например, мышей. По всей видимости, в этом задействовано много процессов. Ученые хотят добыть и использовать это знание, чтобы привнести такие же изменения в другие организмы — сначала лабораторным животным, потом, возможно, нашим домашним питомцам, кошкам и собакам, а в дальнейшем и человеку — чтобы люди медленнее старели и дольше жили, сохраняя бодрость и здоровье.

ОЧЕВИДНОЕ-НЕВЕРОЯТНОЕ

Семь уникальных свойств голого землекопа

1. Замедленное старение. С возрастом у землекопа не растет смертность, то есть сколько бы лет не было грызуну, у него одинаковая вероятность отпраздновать свой следующий день рождения. В то время как для людей, скажем, в 85 лет дожить до 86-го дня рождения это уже большое достижение.

2. Долгожительство. Землекопы живут в 10 раз дольше, чем другие грызуны того же размера, например, мыши.

3. Эусоциальность: для существования нужен коллектив, колония со строгим распределением ролей.

4. Высокая резистентность (устойчивость) к раку.

5. Нечувствительность к некоторым распространенным видам боли. В частности, животные не страдают от термического ожога и воздействия кислотой.

6. Нечувствительность к гипоксии (то есть низкому содержанию кислорода): землекоп может прожить без доступа кислорода до 20 минут!

7. Неотения, то есть сохранение многих детских признаков во взрослом возрасте.

- Вместо того, чтобы как другие грызуны покрыться шерстью, заматереть и превратиться во взрослое животное, землекопы десятки лет сохраняются в виде новорожденных крысиных детенышей, - улыбается биолог Максим Скулачев. - Поэтому они на самом деле такие очаровательные, а не «монстры», как может показаться кому-то на фото. Как и любые детеныши животных, землекопы, сохраняющие свою «детскость», милые - благодаря большой голове и другим чертам. Как известно, природа задумала умилительную внешность для малышей, чтобы вызывать у взрослых желание заботиться о потомстве.

Именно неотению сейчас считают одним из ключей к разгадке тайны долгожительства голых землекопов: они выглядят как дети, а дети не стареют. Как животные добились такого эффекта — большой вопрос. Но ученые по крайней мере определились, в каком направлении нужно копать.

«Комсомолка» будет следить за исследованиями и новостями, а каждый желающий может в любое время заглянуть в лабораторный лабиринт на Воробьевых горах благодаря непрерывной онлайн-трансляции, которую организовали сотрудники лаборатории.