Екстремали в космосі. Хто такі тихоходи і навіщо ними стріляють із пневматичних гармат та запускають на орбіту

На початку червня NASA доставило на Міжнародну космічну станцію черговий вантаж для наукових експериментів. Серед іншого цього разу там були живі організми — дитинчата кальмарів та тихоходи. Кальмари — щоб вивчити, як їхній організм взаємодіє із симбіотичними бактеріями в умовах космічного польоту і зрозуміти, як ці знання можна застосувати для людей. А тихоходи — група дрібних, майже невидимих неозброєним оком тварин, які відомі своєю здатністю витримувати екстремальні умови навколишнього середовища.

Щоб дізнатися більше про них та їхні можливості, hromadske поспілкувалося з єдиним в Україні фахівцем із систематики та філогенетики тихоходів, старшим викладачем Харківського національного університету ім. В. Н. Каразіна Євгеном Кіосею.

Окремий тип

Тихоходи — окремий тип (тобто велика група, що об’єднує різноманітних тварин, які, однак, мають характерні спільні ознаки) безхребетних тварин. Прикладами інших типів є членистоногі, куди входять комахи, павуки, ракоподібні та інші. Або хордові, до яких належать ссавці, птахи, риби й такі екзотичні морські істоти, як покривники (їх вивчають у шкільному курсі біології).

У всіх тихоходів, наприклад, чотири пари ніг. Це не означає, що будь-яка істота з вісьмома ногами — тихохід. Павуки також мають чотири пари ніг, але належать до типу членистоногих, а не тихоходів. Та й вони зовсім не схожі між собою зовні.

Але загалом тихоходи — не така різноманітна група, як, наприклад, членистоногі. Всі вони більш подібні один до одного, ніж якийсь із метеликів та собачий кліщ.

Назва «тихоходи» з’явилася завдяки італійському досліднику Ладзаро Спалланцані. Він зробив багато важливих відкриттів у біології, хоча згадують його найчастіше завдяки одному: він довів неможливість самозародження мікроскопічних організмів.

Вони всюди 

Середній розмір цих тварин — близько пів міліметра, рідко трапляються трішки більші за один міліметр. Зовнішність тихоходів — один із тих факторів, що привертає до них увагу широкого загалу. Серед таких дрібних істот вони чи не єдині дещо нагадують великих тварин — поросят або ведмедів. Завдяки цьому отримали інші свої назви: «водяні ведмеді» та «мохові поросята». Подібність, звісно, умовна: на ногах у сухопутних тихоходів є кігтики, а в деяких морських — пальчики з присосками.

Тихоходи мешкають скрізь у природі: в ґрунті, на мохах і лишайниках, в опалому листі, у прісних та солоних водоймах.

На честь Грети Тунберг та Олександра Рибака 

Сьогодні відомі близько 1300 видів тихоходів, але постійно дослідники описують нові для науки види. Пов’язано це з тим, що група досліджена недостатньо. Євген Кіося, зокрема, є співавтором опису вісьмох нових видів тихоходів. Два з них були виявлені в зразку моху, який його знайома привезла з острова Маврикій.

Відкриття нових видів тихоходів часом втрапляє в поле зору широкого загалу. Але не завдяки його науковому значенню, а через назви. Наприклад, цього року новий вид тихоходів назвали на честь кліматичної активістки Грети Тунберг — Xerobiotus gretae, а інший –– Macrobiotus rybaki — на честь музиканта Олександра Рибака, який переміг у конкурсі Євробачення у 2009 році.

Цікаво, що Macrobiotus — це перший рід тихоходів, який був описаний ще в XIX століття. Свою назву він отримав на честь макробіотики — вчення про харчування, що базується на східній філософії та не збігається з сучасними уявленнями про правильне харчування людини.

Екстремали

Найбільше тихоходи відомі за їхню надзвичайну стійкість до несприятливих факторів довкілля. Є дослідження, які показують, що вони можуть переживати охолодження майже до позначки абсолютного нуля, сильне нагрівання, протягом тривалих років залишатися живими у вічній мерзлоті, витримувати смертельний для людини тиск, а також радіаційне випромінювання.

Коли тихохід потрапляє в несприятливі умови, його організм переходить в особливий стан — анабіоз. Це означає, що всі біологічні процеси уповільнюються в багато разів. І в такому стані він може перебувати багато років. Коли навколишні умови стають сприятливими, організм тихохода повертається до нормальної роботи.

Але не лише вони 

Євген Кіося звертає увагу на те, що тихоходи — не єдині дрібні безхребетні тварини, здатні успішно витримувати екстремальні умови. Але саме за ними закріпився такий імідж. Можливо, завдяки їхньому екзотичному вигляду, який зробив їх популярними серед широкого загалу, ЗМІ наголошують саме на цій групі тварин.

«Радше можна говорити про цілі мікроскопічні екосистеми, де, крім тихоходів, є ще коловертки, мікроскопічні круглі черви та деякі інші тварини, здатні добре витримувати екстремальні умови. Такі екосистеми можуть “вимикатися” на певний час, аби вижити, і потім знову “вмикатися”, коли настають сприятливі умови», — розповідає науковець.

На підтвердження цього журнал Current Biology нещодавно опублікував статтю про дослідження коловерток, що успішно повернулися до життя через 24 тисячі років перебування у вічній мерзлоті.

Політ на Місяць 

Тихоходів і раніше неодноразово відправляли в космос. Зокрема, ці тварини були на борту космічного апарату «Берешіт». У 2019 році він повинен був стати першим ізраїльським апаратом, що сяде на поверхню Місяця. Але через проблеми під час посадки він розбився.

Ця історія послужила приводом для напівсерйозних розмов про те, що тихоходи — такі витривалі — могли вижити на поверхні супутника Землі. Перевірити це наразі немає можливості, але очевидно, що навіть якби вони не загинули, то перейти від анабіозу до нормального стану в них шансів немає. Адже для цього потрібна вода і кисень. Та й температури на Місяці далекі від оптимальних.

Постріли тихоходами 

Нещодавно двоє британських вчених опублікували результати своїх експериментів, які можуть пролити світло на долю тихоходів з ізраїльського апарату.

Автори дослідження стріляли з пневматичної гармати в пісок спеціальними кулями, всередині яких перебували тихоходи в замороженому стані. З’ясувалося, що за швидкості кулі 728 метрів на секунду тварини виживають, а ось за швидкості понад 900 метрів на секунду — вже ні.

Ці експерименти дослідники здійснювали, щоби перевірити, чи здатні тихоходи подорожувати між планетами та їхніми супутниками (наприклад, разом із метеоритами). І дійшли до висновку, що це малоймовірно. Як і те, що вони змогли пережити падіння космічного апарату на поверхню Місяця.

Навіщо їх досліджують 

Дослідження тихоходів цікаве й важливе з погляду фундаментальної науки. Але можливий і практичний інтерес. Зокрема, здатність цих тварин замерзати, а потім повернутися до життя за нормальної температури може підказати кращі технології заморожування органів чи й цілих організмів.

Крім того, тихоходи можуть навчити нас успішно подорожувати в далекому космосі, де людському організму загрожує небезпечне випромінювання.