Цивилизация
Биологи начали понимать, как змеи могут обходиться без еды очень долгое время, до двух лет, и при этом оставаться активными. Хорошо изучен способ, при котором животные в голодные периоды впадают в спячку или оцепенение, понижая температуру тела и уменьшая тем самым количество расходуемых калорий. Но они могут экономить энергию и без понижения температуры тела. И оставаться при этом полностью подвижными, то есть практически не менять обычный образ жизни. Использование столь уникального механизма приводит к тому, что даже длительное голодание не вынуждает организм змей «поедать» самого себя, как это происходит с организмами других животных (в том числе и человека). Как змеи умудряются провернуть такой фокус, выяснили в Арканзасском университете (Файетвиль).
Биолог Маршалл МакКью изучал гремучих змей, полозов и питонов. Он поместил их в террариумы такого размера, что они не могли менять уровень расхода энергии, так как поневоле оставались без движения. Более того, змей также лишили возможности понизить температуру тела, так как в лаборатории стабильно поддерживали температуру 27°C. Рептилий не кормили 168 дней.
Измерив уровень потребления кислорода, МакКью обнаружил, что змеи каким-то способом смогли снизить его. Причём потребление оказалось даже на 28% ниже, чем при полном покое, чего автор работы, по его словам, не ожидал.
Как змеям удается понижать уровень метаболизма без снижения температуры тела и оставаться при этом настолько активными, чтобы пытаться укусить своего тюремщика, пока непонятно. МакКью полагает, что у змей может уменьшаться плотность митохондрий (органоидов, занимающихся производством энергии в клетках) в наиболее активных тканях, таких, как ткани сердца и печени. В дополнение к этому змеи могут растягивать ресурсы собственного организма нетривиальным способом. Обычно животные, оставшись без пищи, используют энергию, получаемую при расщеплении липидов. При длительном голодании организм начинает расходовать свои собственные белки, что может продолжаться лишь в течение очень короткого периода и закачивается смертью.
«Если количество жиров в организме ниже 10% от общей массы тела, то для большинства голодающих животных это означает смертный приговор», — говорит МакКью. Змеи же способны доводить содержание жиров до 5% от массы тела и только после этого переключаться на энергию распада белков. И даже в этом случае потребление собственных белков не наносит непоправимого ущерба змеиному здоровью, так как они умеют замечательно замедлять скорость обмена веществ.
«Способность змей селективно расходовать жиры, достигая столь низкого уровня содержания и сохраняя тем самым собственные белки, возможно, поможет понять механизмы их выживания при длительном голодании, — говорит Энтони Стейермак из Университета Св. Томаса (Миннесота). — Но, вероятно, открытие столь низкой скорости обмена веществ более важно. По-видимому, представления о стандартной скорости обмена веществ у змей в состоянии покоя надо пересматривать».
«Газета.Ru» обратилась за комментариями к научному сотруднику кафедры зоологии МГУ, кандидату биологических наук Алексею Соколову. По словам ученого, результаты исследования прекрасно объясняют известные особенности поведения змей. Они весьма конкретны и дают ответы на поставленные «в лоб» вопросы. В естественной среде обитания некоторые виды змей из-за недостатка пищи голодают довольно долго. Часто животные, которыми они питаются, впадают в спячку, либо существуют в течение определенного сезона. Так, тасманская тигровая змея Notechis ater serventyi с острова Чаппель активно поедает птенцов тонкоклювого буревестника, а потом в течение года ждет появления следующего поколения пернатых. Также поступают питающиеся яйцами птиц змеи-яйцееды.
В неволе пресмыкающиеся могут длительное время отказываться от еды, несмотря на ее доступность.
Например, по наблюдениям Соколова, 2,5-метровая самка иероглифового питона (Python sebae) голодала в лаборатории полтора года, пока не привыкла. Соколов пояснил также, что змеи могут восстанавливаться даже после катастрофических последствий голодания — у питонов известны случаи регенерации клеток печени, разрушенных из-за длительного отсутствия пищи.
Ученый также отметил, что для существования змеям, как и другим экзотермным животным, требуется относительно небольшое количество еды. Они получают тепло из окружающей среды (поэтому у них нет подкожного жирового слоя и других приспособлений, таких как шерсть, помогающих сохранять тепло эндотермным организмам), но это не значит, что они не способны его генерировать. Питоны, например, греют яйца, пока высиживают их.
Результаты последнего исследования, которые появятся в следующем номере Zoology, могут помочь во многих областях биологии и медицины. Они помогут даже палеонтологам.
Способность переживать длительные периоды голодания может оказаться решающим фактором, определяющим длительное существование видов.
Если выяснится, что другие животные, существующие в течение многих миллионов лет, такие как черепахи, акулы и представители земноводных, также способны понижать уровень метаболизма без снижения активности, то это, возможно, поможет объяснить то, как эти животные смогли пережить несколько периодов массового вымирания живых организмов в истории Земли.