General, Research, Technology

Проблеми кровососів: як це - бути вампіром?

Дженніфер Заспел не може пояснити, чомувирішила сунути великий палець у флакон з міллю. Просто захотілося. Вона ловила метеликів в липневу ніч на Далекому Сході в Росії і зловила каліптра (Calyptra), з коричневими завитками на крилах, що нагадують висушене листя, в пластиковий складальний флакон. З 17 тропічних видів каліптра вісім були вампірами. Самці іноді відходять від своєї фруктової дієти, втикаючи свої міцні ротові щелепи в ссавців, таких як велика рогата худоба, тапіри і навіть слони і люди, щоб випити свіжої крові.

«Я б порівняла це з бджолиним укусом», говоритьЗаспел. На благо науки, один з колег Заспел добровільно задокументував досвід, зазначивши, що метелик їв цілих 20 хвилин. Такі укуси безумовно не проходять непоміченими. Ці метелики та інші вампіри ризикують своїм життям, поки харчуються.

Перебиватися періодичними червоними сніданкамиабо намагатися вижити одній тільки кров'ю куди складніше, ніж показують в кіно. Щодо трохи тварин ведуть подібний спосіб життя: деякі комахи та інші членистоногі, деякі молюски, деякі риби, іноді птиці і, звичайно, три види кажанів.

Кров - не найпростіша їжа. Тварина, як правило, намагається поглинати якомога більше їжі за раз. Але при таких героїчних обсягах кров може бути токсичною. При цьому однією кривавої їжі недостатньо, оскільки їй бракує деяких базових поживних речовин. При такому способі життя кишки мають особливу фізіологією. Сучасні інструменти генетики та молекулярної біології розкривають приховану спеціалізацію, необхідну для живлення кров'ю, а разом з тим і жорстокі практики, які часом доходять до крайності, на кшталт передачі крові від метелика до метелика. Хоча багато з цих біологічних адаптацій ніколи не зрівняються з силою безсмертних вампірів, в деякому сенсі їх можна вважати суперсилами.

зміст

  • 1 Велика тарілка
  • 2 Погана кров
  • 3 Недостатньо!
  • 4 Знежирені кажани

Велика тарілка

Щоб усвідомити ризики, на які йдуть справжнівампіри, уявіть собі тварину, вага якого більшого вашого в 35 мільйонів разів. А тепер спробуйте його вкусити. Досить сильно, щоб пішла кров.

Очевидно, воно сказиться. «Вас легко може вбити носій», говорить молекулярний фізіолог комах Педро Олівейра з Федерального університету Ріо-де-Жанейро. Множник в 35 мільйонів прикладається для 2-міліграмових комара, атакуючого 70-кілограмового людини.

Знайти такий гігантський джерело крові нелегко. «Якщо відправитися в ліс, між хребетними господарями будуть сотні метрів відстані, а сотні метрів будуть як кілометри для нас», говорить Олівейра. Потім крихітному вампірові потрібно знайти капіляр, який можна прокусити, всього в декількох міліметрах під поверхнею шкіри. У випадку з людиною підійде лише близько 10% шкіри.

Перші удари по зброї, що відключають загальну хімію,- це з'єднання, що інгібують фермент HPPD. Фермент припиняє розщеплення тирозину, причому не тільки у вищезгаданих жуків. При тестуванні метод був безпечним для молочних жуків і борошняних черв'яків.

Дурна кров

Тирозин - лише одне з живильних речовин,які стають отруйними завдяки обсягам. У реальному світі здатність вампірів виділяти відходи набагато важливіше, ніж якась вигадана сила, що дозволяє піднімати вантажівки.

Нефролог Йонас Аксельссон з Каролінськогоінституту в Стокгольмі і його колеги вивчають функцію нирок у кажанів-вампірів в порівнянні з їх братніми видами, що живуть фруктами або нектаром. Раціон людини зазвичай включає від 50 до 120 грамів білка в день, але якщо харчуватися як кажан-вампір, людський еквівалент склав би 6000 грамів білка в день для 70-кілограмового тіла. Така передозування білком означає, що ці кажани мають концентрацію білка в білково-метаболічних продуктах відходів, таких як сечовина, що миттєво призведе до ниркової недостатності у людей.

Але миші-вампіри в порядку. Їх нирки таких же розмірів, що і нирки інших кажанів. Миші-вампіри відводять більше простору довгим канальцям, які займаються реабсорбірованіем корисних речовин з тільки що приготовленої сечі, відзначає він.

Велика частина білка в крові - це гемоглобін,залізовмісна чудо-молекула, яка переносить кисень по тілу і допомагає хребетним зростати більшими і товстими. Однак швидке переварювання такої кількості гемоглобіну може вивільнити потенційно отруйну дозу заліза в кровотік. Здорова людина може ощасливити свого лікаря концентрацією заліза в крові порядку 127 мікрограмів на 100 мілілітрів. Однак концентрації в 200 разів вище, по всій видимості, не шкодять міногообразним рибам в їх личинковому вигляді. Личинки забирають залізо в процесі поїдання всього, що знаходять. Коли морські міноги (Petromyzon marinus) дозрівають, у них з'являються безжальні ряди зубів, якими вони встромлюють і висмоктують кров з інших риб. При цьому концентрації заліза в крові падають - приблизно до 10-кратного рівня здорового для людини змісту.

Але ще страшніше кровосисних морських міног виділення, які не дозволяють крові жертви згортатися

Спочатку мінога прилипає до шкіри, що нагадує«Зволожену присосок на обличчі», говорить фахівець з міногам, біолог Маргарет Докер з Університету Манітоби у Вінніпезі, Канада. В рамках експерименту вона дозволила кровоссальні срібною міноги (Ichthyomyzon unicuspis) вкусити її за вилицю. Вони водяться в озерах і струмках Північної Америки. Тільки половина з 38 світових видів міног смокчуть кров.

Міноги добре захоплюють жертву. Деякі не відчіплюються навіть при русі вгору по водоспадів або гребель. Вкрай рідко буває так, що риба встигає скинути міногу перш, ніж та вчепиться зубами своєю рідною мовою чи оральному диску і виділить свої антикоагулянти.

Міноги могли стати паразитами на самому початкуісторії хребетних, і тому їм довелося довгий час виробляти свої вампіричні нахили. Деякі скам'янілості девонського періоду, яким 360 мільйонів років, що з'явилися задовго до розквіту динозаврів, демонструють оральний диск з 14 рівномірно розподіленими зубами, на вигляд вже готовими смоктати кров.

Дослідження фізіології сучасних кровососівотримали потужне джерело нових даних в 2013 році, коли міжнародна група вчених розшифрувала книгу з генетичними інструкціями морської міноги. Докер сподівається розкрити більше фішок з детоксикацією у міног, на кшталт супероксиддисмутази, яка збільшується разом зі зростанням концентрації заліза в печінці у дорослих міног. На цьому етапі клітини печінки схожі на людські, коли страждають від гемохроматоза. Ще одна причина вивчати справжніх вампірів, якщо їх недостатньо, це можливість розкрити нові таємниці метаболічних захворювань людини.

Недостатньо!

У крові може бути катастрофічно багато однихречей і катастрофічно мало інших. «Вампірам не так просто впоратися з цим», говорить мікробіолог Рита Ріо з Університету Західної Вірджинії в Моргані.

Вона пояснює, що в крові недостатньо вітамінівB. Тваринам потрібні ці речовини як поживні речовини для широкого спектра основних процесів тіла, таких як регуляція генів, сигналізація клітин і розбивка амінокислот. При цьому тварини не можуть робити власних запасів. Будь-які мухи-вампіри Ріо ​​обходять цю проблему досить хитромудро.

«Я полюбила мух цеце з тих пір, як впершедізналася про них », говорить вона. На південь від Сахари в Африці у мух «реально крута біологія», говорить вона, і це не їхня здатність поширювати паразитів, які занурюють людей в смертельний сон.

Мухи цеце нагадують звичайних товстих домашніхмух, але сильно відрізняються. Замість того щоб як звичайний комасі відкладати багато маленьких яєць і сподіватися, що комусь із потомства пощастить, самка мухи цеце виношує одне потомство за раз. У ній з'являється одне яйце і в міру зростання витягує прожиток з «молочних» залоз всередині матері. Можна побачити, як воно стає все прожорливее і прожорливее. Іноді мати дає потомство, яке більше її за розмірами. І тоді у потомства до цього моменту буде лише лялькова стадія, яка відділяє їх від статевої зрілості. «Як якби я народила 12-річного», говорить Ріо.

Коли мама-муха дає своїй дитині високий стартв життя, вона також передає йому інфекцію, яка знадобиться для включення кривавої дієти в раціон. Кожна личинка з'являється з власними стержнеобразнимі бактеріями Wigglesworthia. Ці бактерії поїдають вітаміни B і процвітають всередині спеціального органу, який росте всередині мухи. Версія цього органу у мухи цеце - бактеріома - схожа на «маленький пончик навколо травного тракту», говорить Ріо.

Взаємодія між мухою і мікробами привертаєеволюційних біологів, оскільки гени бактерій і господаря змінюються протягом поколінь, іноді руйнуючи або створюючи дивні функції, в залежності від дій одного з партнерів.

Знежирені кажани

Ще одним недоліком крові є її низькавміст жиру, принаймні з точки зору кажана-вампіра. Невелике летюча ссавець може переносити лише 20-30% власної ваги у вигляді вантажу, тому невеликий знежирений перекус не зможе наситити миша надовго. Звичайна кажан-вампір (Desmodusrotundus) не зможе пережити і трьох днів, не попивши крові, говорить еволюційний біолог Джеральд Уілкінсон з Університету штату Меріленд в Колледж-парку. Це одна з сил, що підштовхує цих мишей до створення соціальних мереж кровообігу.

Ці острозубие ссавці входять в один зтрьох видів кажанів-кровососів, і всі вони водяться в теплих широтах західної півкулі. Перший дикий D. rotundus, якого вивчав Уілкінсон, зустрівся йому на ранчо в Коста-Ріці, де «часто злітав і сідав на круп коня», говорить він. У миші був м'ясистий невеликий ніс, «як у свині», здатний відчувати тепло - це допомагає визначити, де тепла кров найближче протікає до поверхні тіла. В цілому дістати кров «було не тривіальним справою для мишей». Зазвичай миша проводить півгодини в пошуках місця, розчісуючи волосся коня, якщо необхідно, викусивает крихітний шматочок плоті і лиже рану, при цьому мочась. Кінь навіть не прокидається. Повернутися до рани наступної ночі набагато простіше, ніж знайти нове місце. Уілкінсон зрозумів, що летюча миша харчується однієї і тієї ж конем, незважаючи на те що кінь переходить на інше пасовище.

За словами Уїлкінсона, слина кажана володієвражаючими антикоагулянтними властивостями. «Мене кусали кілька разів, і кров було важко зупинити», говорить він. «Люди, яких кусали, прокидалися в калюжі крові - і часто кров йде довго після відходу кажана».

У порівнянні з кажанами інших видів, звичайна кажан-вампір володіє мало не суперсилою: замість того щоб літати, вона просто бігає по землі.

Коли голодна кажан не може знайти їжу наніч, досвідчений кровососи може взяти трохи крові у більш щасливого мисливця. Вони мають у своєму розпорядженні мордочки одну навпроти іншої, і «поки одна тварина нерухомо, інше лиже», говорить Уілкінсон.

У своїх перших експериментах з полоненими летючимимишами він виявив тварин, готових періодично ділитися кров'ю з голодними мишами без будь-якої родинних стосунків. Протягом десятиліть вчені обговорювали, чи справедливо вважати кажанів-вампірів прикладами природних альтруїстів. Навіть в неволі вампір допомагає голодуючому сородичу.

Так, бути вампіром важко. Тому вампіри допомагають один одному.