Биология

Обычно тихоходки довольно уязвимы и погибают при температуре выше 37 °C, но в состоянии анабиоза могут выжить при гораздо более суровых условиях. Как выяснили ученые, в обезвоженном состоянии тело тихоходок хуже проводит тепло, что защищает их от перегрева.

Тихоходки — микроскопические беспозвоночные, появившиеся не менее 500 миллионов лет назад и пережившие пять массовых вымираний. Тихоходки отличаются выносливостью: они переносят вакуум, ионизирующее излучение, давление в шесть тысяч атмосфер и даже открытый космос. Для этого животные впадают в состояние анабиоза, при котором их метаболизм почти останавливается, но устойчивость к экстремальным условиям растет.

Некоторые виды тихоходок переносят температуры до 100 °C в таком неактивном состоянии. Однако оставалось неизвестным, какой именно физический механизм позволяет им избегать перегрева.

В исследовании, опубликованном в Journal of the Royal Society Interface, индийские биофизики нагревали активных и обезвоженных тихоходок в течение одного часа при разных температурах. Каждый эксперимент повторили три раза, используя по 10 особей в группе. Все активные тихоходки погибали уже при 45 °C. Те, что находились в состоянии анабиоза, примерно в 90% выжили после 60 °C, около 50% — после 70 °C, а 10% перенесли нагрев до 85 °C.

Чтобы понять причину такого скачка выживаемости, ученые поместили тихоходок в специальную вакуумную установку. Температуру повышали через медный наконечник, касавшийся тихоходки с одной стороны. Измеряли же температуру с помощью медного блока, который прилегал с другой стороны. Ток через нагреватель плавно увеличивали до 100 миллиампер и поддерживали в течение 70 минут. По тому, как нагревался медный блок, исследователи вычисляли теплопроводность животных.

Ученые определили три параметра: какое количество тепла проходит сквозь животное, как быстро это происходит и насколько сильно само тело мешает нагреву. Оказалось, у активных тихоходок через тело проходит больше тепла и оно передается быстрее, а сопротивление нагреву — ниже, чем у тихоходок в анабиозе. Теплопроводность активной тихоходки составила 0,62 ватта на метр-кельвин, примерно как у хитинового покрова насекомых или человеческой кожи.

Снижение теплопроводности с помощью обезвоживания тела дает тихоходкам время, чтобы подключить другие защитные системы. Например, в этом состоянии внутри клеток у них накапливаются особые белки. При высыхании они превращаются в подобие стекла — это явление называют витрификацией. Такой гель внутри них тоже снижает теплопроводность, это повышает шансы на выживание.

Разные стратегии теплоизоляции есть у крупных животных: например, мех у млекопитающих и перья у птиц. Новое исследование показало, что тихоходки тоже могут активно изменять свои физические свойства для выживания.