Тихоходка: неубиваемое «животное»

Популяция и статус вида

Фото: Животное тихоходка

Популяционная плотность тихоходок очень изменчива, однако ни минимальные, ни оптимальные условия для роста популяции не известны. Изменения плотности популяции тихоходок коррелировали с различными условиями окружающей среды, включая температуру и влажность, загрязнение воздуха и наличие продовольствия. Значительные различия как в плотности популяции, так и в видовом разнообразии происходят в смежных, казалось бы, идентичных микробитах.

Приспосабливаясь к широкому диапазону внешних условий, появилось большое количество родов и видов тихоходок. Они могут выживать в виде бочек годами или даже десятилетиями, чтобы выжить в сухих условиях. Кроме того, образцы, выдержанные в течение восьми дней в вакууме, переносимые в течение трех дней в газообразный гелий при комнатной температуре, а затем выдерживавшиеся в течение нескольких часов при температуре -272° C, вновь оживали, когда они были доведены до нормальной комнатной температуры. 60% образцов, хранившихся в течение 21 месяца в жидком воздухе при температуре -190° C, также ожили. Тихоходки также легко распределяются ветром и водой.

На протяжении веков, тихоходки сбивали с толку ученых и продолжают это делать. В 2016 году ученые успешно восстановили мерзлоту, которая была заморожена на протяжении более трех десятилетий, и открыли новые теории выживания животных в связи с экстремальными температурами.

Как космополитический вид, есть небольшое беспокойство, что тихоходки будут под угрозой, и в настоящее время не существуют никаких инициатив по сохранению не было сосредоточено на каких — либо конкретных видах тихоходок. Однако есть данные, что загрязнение может отрицательно сказаться на их популяциях, поскольку плохое качество воздуха, кислотные дожди и концентрации тяжелых металлов в местах обитания бриофитов привели к снижению в некоторых популяциях.

Тихоходка – возможно самое удивительное существо на земле. Ни одно существо на земле, или, возможно, во вселенной, не прошло столько, сколько прошла тихоходка. Достаточно неубиваемая для путешествий в открытом космосе и достаточно сердечная, чтобы пережить десятилетия в спячке, тихоходка может с легкостью пережить нас всех.

Теги:

• Panarthropoda
• Двусторонне-симметричные
• Животные Антарктиды
• Животные Антарктического пояса
• Животные Арктического пояса
• Животные водоемов
• Животные морей
• Животные на букву Т
• Животные океанов
• Животные Субтропического пояса Северного полушария
• Животные Субтропического пояса Южного полушария
• Животные Субэкваториального пояса Северного полушария
• Животные Субэкваториального пояса Южного полушария
• Животные тропических лесов
• Животные Тропического пояса Северного полушария
• Животные Тропического пояса Южного полушария
• Животные тундры
• Животные Умеренного пояса Северного полушария
• Животные Умеренного пояса Южного полушария
• Животные Экваториального пояса
• Интересные животные
• Линяющие
• Лобоподы
• Необычные животные
• Первичноротые
• Тихоходки
• Эукариоты
• Эуметазои

Внешний вид и особенности

Фото: Как выглядит тихоходка

Общие особенности тихоходок следующие:

• они двусторонне-симметричны;
• они имеют цилиндрическое тело (но имеют тенденцию к сплющиванию);
• они имеют длину от 250 до 500 микрометров (взрослые). Тем не менее, некоторые могут вырасти до 1,5 миллиметра;
• они различаются по цвету: красный, желтый, черный и т. д.;
• дыхание достигается за счет диффузии;
• они многоклеточные организмы.

Их тело разделено на несколько частей: туловище, ноги, сегмент головы. У тихоходок есть пищеварительная система, рот, нервная система (и относительно хорошо развитый большой мозг), мышцы, глазки.

Некоторые из характеристик, связанных с классом Heterotardigrada, включают гондукты, головные отростки и отдельные когти в ногах.

Другие характеристики включают в себя следующее:

• сенсорный сосок и позвоночник;
• зубчатый воротник на задних парах лап;
• толстая кутикула;
• образцы пор, которые варьируются между видами.

Характеристики класса Mesotardigrada:

• у каждой лапы есть шесть когтей;
• Thermozodium esakii является промежуточным звеном между членами Heterotardigrada и Eutardigrada;
• колючки и когти напоминают таковые у видов Heterotardigrada;
• их макроплакоиды напоминают найденные у Eutardigrada.

Некоторые из характеристик класса Eutardigrada включают в себя:

• по сравнению с двумя другими классами, члены класса Eutardigrada не имеют боковых придатков;
• у них гладкая кутикула;
• у них нет спинных пластинок;
• гондукты открываются в прямую кишку;
• они обладают двойными когтями.

Тихоходка

Самое выносливое животное на планете. Это микроскопическое существо, обитающее в водной среде. Распространено по всему миру и встречается даже на вершине Гималаев и дне океанов. Выносливости микроорганизма можно позавидовать: тихоходка выживает при экстремальных температурах (от -271° С до +100° С), облучении дозой радиации, в 1100 раз превышающую смертельную для человека, и давлении в 6000 атмосфер.

Даже после получасового пребывания в вакууме функции ее организма восстанавливаются, и она снова способна к размножению. Тихоходка живет до 120 лет без воды и пищи.

При наступлении неблагоприятных условий она впадает в «спячку»: метаболизм замедляется до 0,01%, а содержание воды в теле снижается до 1% от нормы. Такая суперспособность позволила существу пережить полет в открытый космос.

Вестиментиферы

Особый вид червей, обитающих там, где, казалось бы, жизнь невозможна в принципе. Они образуют скопления возле «черных курильщиков» — разломов земной коры на дне океанов и морей, из которых бьет вода, нагретая до 400° С. Она насыщена сероводородом, метаном, тяжелыми металлами и другими ядовитыми веществами. Давление на такой глубине достигает 290 атмосфер.

Длина вестиментиферы составляет 2-2,5 метра. Ее тело заключено в прочную хитиновую трубку, один конец которой прикреплен к твердому субстрату, а из другого виднеются ярко-красные щупальца. Питается червь за счет симбиотических бактерий, живущих в центральной части туловища – трофосоме.

Образ жизни

В настоящее время известно 400 видов тихоходок (в России — 120 видов). Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия они распространены повсеместно, от Гималаев (до 6000 м) до морских глубин (ниже 4000 м). Тихоходок находили в горячих источниках, подо льдом (например, на Шпицбергене) и на дне океана. Распространяются они пассивно — ветром, водой, различными животными. Все тихоходки в некоторой степени являются водными животными. Примерно 10 % — морские обитатели, другие встречаются в пресноводных водоёмах, однако большинство населяет моховые и лишайниковые подушки на земле, деревьях, скалах и каменных стенах. Количество тихоходок во мхе может быть очень велико — сотни, даже тысячи особей в 1 г высушенного мха.

Питаются тихоходки жидкостями водорослей и других растений, на которых обитают. Некоторые виды поедают мелких животных — коловраток, нематод, других тихоходок. В свою очередь служат добычей для клещей и ногохвосток.

Гигантская африканская улитка Ахатина

Гигантская африканская улитка Ахатина живет на африканском континенте и в Юго-Восточной Азии. Размеры этого моллюска поистине огромные и доходят до 30 см. А самое примечательное то, что она ест все подряд и ее практически невозможно полностью истребить. Ахатина была настоящим национальным бедствием в США, т.к. в один прекрасный момент эти улитки так размножились в одном из штатов, что сожрали почти всё, что попалось им на пути — кору на деревьях, посевы и даже штукатурку на домах. Людям, разводящим ахатин в США, грозит тюремный срок. А в Африке для ее истребления были использованы токсичные вещества, которые в итоге никак не навредили улиткам. В результате местные жители отчаялись и начали истреблять моллюсков, поджигая места их обитания. Мало приятного, но это было единственное решение. И тем не менее от ахатин так и не удалось полностью избавиться. Поэтому если заведете себе Ахатину, позаботьтесь, чтобы у нее не было второй половинки, размножатся они начнут очень быстро.

Коловратки

Коловратки – это микроорганизмы, обитающие в пресноводной воде, но и без нее они вполне себе выживают. А знаете, что они не спариваются уже более 80 млн лет? Возникает закономерный вопрос. Как они не выродились не обновляя свой генетический материал? А все просто. Долго не парясь, они просто крадут его у других видов. Сложно представить, но они просто прикрепляют к своей спирали все, что нашли вокруг. Поэтому в их организме находится около 500 ДНК различных видов животных, растений и всего остального. Этот способ кражи ДНК может также объяснить, как коловратки смогли выжить в самых суровых условиях, какие только можно себе представить. Например, возможно, вы думаете, что для выживания им нужна вода, т.к. это их естественная среда обитания, но они способны жить в условиях абсолютной сухости в течение 9 лет. Они даже могут вынести около 1000 Гр радиации, прежде чем стать бесплодными, что в 250 раз больше, чем человек. И это не единственный вид причудливых животных, обитающих в воде: их дальние родственники, планарии, — это крошечные черви, которых называют еще “бессмертные под лезвием ножа”, т.к. вы можете отрезать им голову, и у них появится еще одна. Эти ребятки вообще не знакомы с процессом старения. Они просто замещают поврежденные органы новыми клетками.

Тихоходки в Космосе

В 2007 году группа исследователей довела жизнеспособность этих необычных животных до предела в условиях, в которых невозможно было бы выжить ни одному из известных живых существ. Тихоходку поместили в открытый Космос на целых 10 дней.

Вакуум Космоса, который приводит к серьезному обезвоживанию и космическому излучению, не был проблемой для водных медведей. Когда те же самые образцы были возвращены на космический аппарат и подвергнуты регидратации (насыщению влагой), 68% тех, кто был защищен от радиации, выжили. Даже немного тихоходок, пребывавших в космическом вакууме без защиты от радиации, не только вернулись к жизни, но и произвели жизнеспособное потомство.

Обзор подтипа тихоходок

Физиология тихоходок

Укорочение тела тихоходок связано с потерей Hox-генов

Среда обитания тихоходок

В  настоящее время известно более 900 видов тихоходок.
Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия распространены они повсеместно,
от Гималаев (до 6000 м) до морских глубин (ниже 4000 м).
Тихоходок находили в горячих источниках, подо льдом (например, на Шпицбергене) и на дне океана.

Распространяются они пассивно — ветром, водой, различными животными.
Все тихоходки в некоторой степени являются водными животными.
Примерно 10 % — морские обитатели, другие встречаются в пресноводных водоёмах,
однако большинство населяет моховые и лишайниковые подушки на земле, деревьях, скалах и каменных стенах.
Количество тихоходок во мхе может быть очень велико — сотни, даже тысячи особей в 1 г высушенного мха.

Питаются тихоходки жидкостями растений и водорослей, на которых обитают.
Некоторые виды поедают мелких животных — коловраток, нематод, других тихоходок.
В свою очередь служат добычей для клещей и ногохвосток.

Размножение тихоходок

Раздельнополы. Самцы тихоходок мельче самок и встречаются редко, поэтому возможен партеногенез,
то есть размножение самок без оплодотворения.
Во время периода размножения у самки созревает от 1 до 30 яиц.
Оплодотворение внутреннее или внешнее, когда самец откладывает сперму на кладку яиц.
У одних видов яйца откладываются в грунт, в мох или воду, у других — в сброшенную при линьке шкурку.
Развитие прямое, молодая тихоходка отличается от взрослой только меньшими размерами.

Можно ли убить тихоходку?

Ключевым условием для ее выживания является наличие тонкой пленки воды. Отсюда вытекает ахиллесова пята самого выносливого на Земле микроорганизма:

• Исследования показывают, что максимальный период пребывания в состоянии дегидратации составляет около 10 лет. Организм впадает в состояние криптобиоза и выбирается из него в случае улучшения условий существования;
• Однако вечно пребывать в таком состоянии существо не в силах. Именно по этой причине ее нельзя обнаружить в пустынях и прочих засушливых локациях Земли;
• Отсюда вытекает логичный вывод: верный способ убить тихоходку – высушить ее местообитание и поддерживать такие условия десятилетиями.

Ряд лабораторных опытов показал летальное действие некоторых экологических токсинов, особенно триоксида серы. Поэтому эти животные могут быть использованы в качестве биологического индикатора состояния окружающей среды. Летальный исход вызывает и загрязнение мхов тяжелыми металлами (доказано венгерскими учеными).

В остальном организм можно считать практически неуязвимым: ведь он успешно перенес целых пять массовых вымираний. Возможно, и человека он переживет так же, как пережил динозавров.

Это животное является наглядной демонстрацией житейской мудрости «тише едешь – дальше будешь». Пока остальные представители биосферы из кожи вон лезут ради размножения и выживания, этот неприхотливый организм молча созерцает на эту бессмысленную суету. Зовут данное существо тихоходка. Кто это, известно уже почти 250 лет, но люди не перестают удивляться ее выдающимся способностям переносить любые тяготы и невзгоды, выживать практически в любо среде.

Видео о жизни смерти тихоходки в естественно среде

В данном ролике биолог Аркадий Матросов расскажет, про существо, которое невозможно убить, способное перенести любую экологическую катастрофу:

Тихоходка: самое выносливое существо на планете

Это микроскопическое беспозвоночное является самым выносливым и стойким из всех известных животных. Оно может выжить в таких предельных условиях:

1. Температура от -20 °C (до 30 лет) до 151 °C (несколько минут). В течение нескольких дней микроорганизм сможет продержаться при -200°C и несколько минут при -272°C;
2. Некоторые виды способны выдерживать давление в 1200 раз больше атмосферного. Даже глубины Марианской впадины будут им нипочем;
3. Устойчивость к радиации в 1000 раз выше, чем у любого другого биологического вида. Летальная доза поглощенной дозы ионизирующего излучения составляет 5000 грей. Происходит это благодаря специфическому устройству организма, который способен быстро восстанавливать повреждения в ДНК после разрушающего воздействия;
4. Научно доказан факт выживания в условиях открытого космоса в течение 10 дней подряд. К этому выводу пришли российские ученый в ходе миссии «Фотон-3» в сентябре 2007 года. Несмотря на то, что в живых осталось лишь 68% экземпляров, многие из них успели произвести жизнеспособные эмбрионы.

Что едят тихоходки?

Они питаются жидкостями клеток растений и мелких животных, проникая в их клеточные стенки и мембраны. Тихоходки делают это с помощью отростков, называемых стилетами, украшающих их ротовую полость. Основной источник питания – водоросли, мхи и лишайники.

Известно, что некоторые виды водных медведей поглощают целые живые организмы, такие как коловратки и нематоды. Тихоходки питаются даже своими, более мелкими, сородичами! Да, каннибализм очень распространен среди определенных видов тихоходки. Правда, когда у них достаточно еды и воды для поддержания функций организма, они так не поступают.

Это, наверное, самые парадоксальные животные на нашей планете. Эти организмы невероятно милые и непритязательные; они как крошечные дирижабли, безобидно суетятся на своих коротеньких ножках. Но они также имеют легендарную репутацию самых неуничтожимых существ на Земле.

[править] Адаптивные способности

Tardigrada — экстремофилы.

При неблагоприятных условиях тихоходки могут на годы впадать в состояние анабиоза (16 февраля 2016 года тихоходка пробудилась после того, как в течение более 30 лет находилась в замороженном состоянии); а при наступлении благоприятных условий — довольно быстро оживать. Тихоходки выживают главным образом за счёт ангидробиоза, высушивания. При высыхании тихоходки втягивают в тело конечности, уменьшаются в объёме и принимают форму бочонка. Поверхность тихоходок покрывается восковой оболочкой, препятствующей испарению. При анабиозе их метаболизм у данных животных падает до 0,01%, а содержание воды может упасть до 1% от нормы.

В анабиозе эти животные выносят экстремальные нагрузки:

Атмосфера: по нескольку месяцев способны не терять жизнеспособности в газах, абсолютно непригодных для активной жизни, например, в чистом водороде, могут подолгу выживать в атмосфере сероводорода, углекислого газа.

Температура: тихоходки выдерживают пребывание в течение 20 месяцев в жидком кислороде при −193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до −271 °С; нагрев до 60−65 °С в течение 10 часов и до 100°С в течение 1 часа. Выдерживают кратковременное прогревание до +150° С.

Давление: «спящих» тихоходок помещали в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его до 600 МПа (~ 6 тысяч атмосфер)

При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом C8F18 — результаты по выживаемости тихоходок совпадали.

Влажность: когда мох, взятый из пустыни спустя около 120 лет после его иссушения, поместили в воду, через некоторое время на нём обнаружилось множество ползающих тихоходок. Правда, ни одна тихоходка, подавшая признаки жизни, в итоге не выжила.

Ионизирующее излучение: 570 000 рентген убивает около 50% тихоходок (для человека смертельная доза радиации составляет 500 рентген).

Столь необычные способности к выживанию заставили учёных проверить, смогут ли тихоходки выжить в условиях Космоса.

В эксперименте исследователей из Швеции тихоходок Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum разделили на 3 группы, которые провели на борту российского беспилотного аппарата «Фотон-М3» 10 дней. Одна группа по прибытии на орбиту оказалась в условиях вакуума и была подвергнута воздействию космической радиации. Другая группа кроме того подверглась облучению ультрафиолетом A и B (280—400 нм). Третья группа тихоходок испытала воздействие полного спектра ультрафиолета (116—400 нм). Все тихоходки находились в состоянии анабиоза. После 10 суток, проведённых в открытом Космосе, практически все тихоходки были иссушены, однако на борту космического аппарата эти животные вернулись к нормальному состоянию. Бо́льшая часть тихоходок, подвергшихся облучению ультрафиолетом с длиной волны 280—400 нм, выжили и оказались способны к воспроизводству. Но ультрафиолетовое облучение оказало критическое воздействие, только 12% тихоходок третьей группы выжили (все — Milnesium tardigradum). В тоже время, выжившие животные сумели дать нормальное потомство, хотя их плодовитость оказалась ниже, чем у контрольной группы, находившейся на Земле. Все тихоходки из третьей группы погибли спустя несколько дней после приземления.

Голый землекоп

Маленький сморщенный грызун — голый землекоп — каким-то образом смог достичь практически всех основных целей, которые сейчас стоят перед человечеством по выживанию после апокалипсиса и замедлению старения. Голые землекопы не чувствуют боли: они не замечают действие кислоты, и их слизистые не раздражает перец. На зависть медикам и пенсионерам, сердца этих грызунов не стареют, и живут они 30 лет — в 10 раз дольше, чем другие животные такого же размера. Землекопы никогда не болеют раком. К тому же эти зверьки прекрасно подходят для подземных городов будущего: они предпочитают вообще никогда не высовываться из нор на поверхность и переносят без потерь отсутствие кислорода длительностью до получаса. Т.е. представьте, он может не дышать целых 30 минут! Для сравнения можно сказать, что мозг человека погибает после 5–10 минут кислородного голодания, а необратимые изменения в отдельных областях этого органа начинаются уже на 2–3 минуте такого состояния.

Горизонтальный перенос генов

Основная статья: Горизонтальный перенос генов

Геном тихоходок является относительно большим для их размеров и положения на древе эволюции — он содержит в себе около 215 миллионов нуклеотидов, что примерно в два раза больше, чем у нематод, геном которых по размеру считается типичным для мелких беспозвоночных.

Некоторое время считалось, что свыше 6500 участков ДНК (около 17 %) из 38 тысяч генов были «позаимствованы» у других организмов, в том числе бактерий-экстремофилов. Тихоходки способны переносить экстремальные формы обезвоживания, когда доля воды в их организме падает до 1—2 % от нормы. Предполагалось, что высушиваясь, ДНК Hypsibius dujardini распадается на крупные фрагменты, а при возврате в условия обитания с нормальным содержанием воды особые белки «сшивают» и восстанавливают поврежденную ДНК. В этот момент в клетки, благодаря расширенным порам, якобы могут попадать фрагменты чужой ДНК, которые «вшиваются» в геном и остаются в нём, если их появление не приводит к фатальным последствиям для тихоходки и помогает ей выживать. Учитывая то, что многие из этих участков являлись генами, отвечающими за реакцию на стресс, починку ДНК и противодействие различным экстремальным факторам, предполагалось, что тихоходки приобрели способность выживать в космосе благодаря позаимствованным генам.

Также высказывалось мнение, что причиной выводов о массовом заимствовании чужих генов являлось загрязнение (контаминация) образцов ДНК тихоходок чужой бактериальной ДНК.

Последние исследования показывают, что всего 1,2 % генов тихоходок заимствованы способом горизонтального переноса у других царств живых существ.

Образ жизни

Удивительная особенность тихоходок в том, что они способны впадать в анабиоз, замедлять обмен веществ не хуже индийских лам. Мишка втягивает лапы в туловище, замирает и усыхает. Как только его помещают в привычные условия, он вновь надувается как шарик, расправляет конечности и бежит, что есть мочи, от неблагоприятных факторов. В литературе описывается случай, когда кусочек мха, который пролежал ни много ни мало 120 лет, поместили в воду и обнаружили, что в нем шевелятся тихоходки. Это удивительно живучие создания. Естественными врагами для них являются многохвостки и клещи. Но мишек так много, что их есть – не переесть.