зачем у мечехвостов берут кровь
Мечехвосты и их голубая кровь : как и для чего ее собирают
В мае и июне на пляжах атлантического побережья США яблоку негде упасть. Но не от соскучившейся по солнечным ваннам публики. Будьте бдительны, внимательно смотрите под ноги! В это время из воды выползают на песок тысячи существ длиной около полуметра. Они чем-то похожи на допотопные танки времен первой мировой войны. Это мечехвосты – одни из самых архаичных членистоногих животных на нашей планете. Членистоногие выползают на сушу, чтобы продолжить свой древний род. Ему не менее 350 млн лет.
За этот фантастический срок мечехвосты почти не изменились: тот же хитиновый защитный панцирь, тот же хвост, давший им название. И вправду смахивает на меч, но не представляет никакой опасности для окружающих. Хвост нужен мечехвосту, чтобы рулить в воде и вставать на ноги, если волна перевернет его на спину.
Мечехвосты – последние представители класса древних членистоногих – меростомовых; иногда их сближают с хелицеровыми, куда относят пауков и скорпионов. Три их вида живут у берегов Юго-Восточной Азии, один – у восточного побережья США. Его латинское название – Limulus polyphemus. Ученого, давшего это имя, явно вдохновила «Одиссея» Гомера. Как у мифического Полифема, органы зрения мечехвоста – два близко посаженных глаза – расположены «на лбу» (в центре панциря).
Но ослепленный хитроумным Одиссеем циклоп был одноглазым, а у мечехвоста 10 светочувствительных органов! И у каждого свое назначение.
Два уже упомянутых срединных глаза и один теменной «нацелены» на светила. Они различают солнечный ультрафиолет, отраженный свет Луны и помогают мечехвостам вовремя выбираться на сушу для размножения, пик которого приходится на полнолуние и новолуние. По бокам панциря расположены два сложных глаза, образованные множеством отдельных глазков-омматидий – с их помощью мечехвосты высматривают партнеров во время брачного периода. Фоторецепторы, расположенные на хвосте, передают в мозг сигналы о смене дня и ночи. С нижней стороны, возле рта, находятся два брюшных «глаза» – вероятно, для ориентации при движении. Наконец, за каждым из функционирующих боковых глаз прячется по одному рудиментарному.
В 1920-х годах мечехвостами заинтересовался американский биофизик Холден Кеффер Хартлайн. Он начал изучать электрические импульсы, идущие по зрительным нервам к мозгу животного. Но зачем нам вообще что-то знать о зрении этого существа? По словам Хартлайна, «взаимосвязи в его сетчатке с одной стороны достаточно интересны, а с другой достаточно просты для изучения». Зрительный нерв мечехвоста можно расщепить до одного-единственного волокна, и оно будет успешно работать – проводить сигналы. При этом процессы практически те же, что и у высших позвоночных. Мечехвост помог биофизикам понять многие принципы функционирования нашего собственного зрительного аппарата. За что Кеффер Хартлайн и еще двое ученых, занимавшихся этим вопросом, в 1967 году получили Нобелевскую премию.
Но не только этим обязаны мы мечехвостам. Не будь их, применение внутривенных препаратов и вживление имплантантов в человеческий организм представляло бы серьезную опасность. Избежать ее помогает реагент на основе крови мечехвоста.
Уже довольно давно было установлено, что кровь мечехвоста при попадании в нее бактерий тут же сворачивается. Так мечехвост борется с инфекциями: вредоносные микроорганизмы изолируются образующимися вокруг них сгустками крови. За свертывание крови у мечехвоста отвечают клетки-амебоциты. Эту реакцию удалось повторить в пробирке и выделить реагент LAL (Limulus Amebocyte Lysate). Он помогает медикам определить наличие бактериальных токсинов в том или ином лекарственном препарате.
Особо должны быть благодарны мечехвостам кролики. Ведь до получения LAL чистоту лекарств в лабораториях проверяли на них.
На фото Вы можете увидеть как берут кровь в медицинской лаборатории. Кроме этого сотрудники лаборатории заявляют, что практически никакого вреда этот процесс не наносит.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Почему у мечехвостов голубая кровь?
Голубая кровь — далеко не всегда признак высокого происхождения. Ведь её реальные обладатели, мечехвосты, скорее походят на хедкрабов, чем на монархов.
Свою кровь наш доисторический друг (как никак, живёт на земле уже 450 миллионов лет!) перекрасил не по приколу. У мечехвостов роль гемоглобина в крови, переносящего кислород, выполняет гемоцианин, в котором содержится много меди. Так вот, из-за ядрёной концентрации этого металла в организме кровь животин и становится голубой.
Как бы выглядели наши короли и королевы, если бы их выбирали по голубизне крови.
В условиях донной жизни этот самый гемоцианин, видимо, справляется лучше гемоглобина. Ведь помимо мечехвостов он есть у осьминогов и моллюсков. Но мечехвост выгодно выделяется среди своей доисторической компашки. Ведь его кровь не только голубая, но ещё и целебная!
На самом деле, внутри тела кровь животных прозрачная. Голубой она становится тогда, когда происходит реакция с воздухом. Медь окисляется и даёт синий оттенок.
Помимо меди, придающей голубизну, учёные также обнаружили в крови мечехвоста особое химическое соединение – коагулоген. Эта штука определяет наличие бактерий в организме и тут же сворачивается, если обнаруживает какую-то бяку. Благодаря этому соединению мечехвост не болеет инфекционными заболеваниями. Вообще. При этом живёт он рекордно долго для существа с простейшей организацией — по 15-20 лет!
Медики быстро взяли это вещество на вооружение. Теперь мечехвосты регулярно сдают кровь. Способ не больно гуманный, но без голубых кровей этого древнего существа проводить внутривенные инъекции, увы, уже невозможно. Фармкомпании тестируют лекарства при помощи этого чудо-соединения. Ведь именно благодаря коагулогену в препаратах находят бактериальные токсины.
Сейчас медики пытаются воссоздать коагулоген в лабораторных условиях. Но, пока что, этого сделать не удаётся.
Скажем большое спасибо мечехвостам, и будем надеяться, что учёные покумекают, и найдут синтетический аналог коагулогена. Ведь для того, чтобы собрать целебную голубую кровь этих животин вылавливают миллионами.
Детектор инфекций: почему вымирают мечехвосты
Кто такие мечехвосты
Мечехвосты — это дальние родственники подковообразных крабов, и хотя, им ближе паукообразные. У них достаточно необычная для современных животных внешность: они достигают 60 сантиметров в длину, у них 10 глаз, и самое главное — они живут на Земле более 300 млн лет!
Если для людей голубая кровь — это метафора на аристократические корни, то у мечехвостов на самом деле бледно-голубая кровь, и она очень ценится в фармакологии и спасает нам здоровье. Люди очень сильно зависят от этих древних животных, вернее, от их крови, которую, среди прочего, используют для выявления чистоты медицинских препаратов, а теперь еще и для создания потенциальной вакцины от коронавируса.
Как берут кровь у мечехвостов
Меган Оуинс вылавливает из воды мечехвоста и сгибает его твердый панцирь почти пополам, открывая мягкую белую мембрану. Вводит под нее иглу и забирает немного крови: «Видите, какая голубая?» – показывает она шприц на просвет. Действительно, голубая: жидкость сияет глубокой лазурью. Закончив демонстрацию, Меган выдавливает кровь обратно в контейнер.У меня едва не перехватывает дыхание: «Вы только что выбросили несколько тысяч долларов!» – и это не преувеличение. Стоимость крови (точнее говоря, гемолимфы) этих членистоногих на американском рынке доходит до 15 тыс. долл. за кварту (0,9 л). Эта голубая жидкость широко используется для обнаружения потенциально опасных бактерий в лекарственных средствах, на медицинской технике и имплантатах. Будь то раствор инсулина, искусственное колено или хирургический скальпель, гемолимфа мечехвостов позволяет почти моментально обнаружить инфекционный агент.
Это обеспечивает ей большой и неутолимый рыночный спрос. Каждый год для ее забора из океана вылавливают около 575 тыс. членистоногих. Это количество не может расти бесконечно, и среди специалистов все громче звучат голоса тех, кто озабочен столь варварской эксплуатацией животных, которым и без того угрожает вымирание. Обычно из них выкачивают около трети крови, после чего отпускают в воду восстанавливаться. Подход считается гуманным, хотя на деле никто не знает, сколько животных выживает после такого вынужденного донорства.Этой проблемой и занимается Меган Оуинс вместе со специалистами в области физиологии животных Вином Уотсоном из Университета Нью-Гэмпшира и Кристофером Чеботом из Плимутского университета. Они пытаются оценить те испытания и сложности, с которыми сопряжены для мечехвостов операции по забору крови. Эксперимент, который провели трое ученых, максимально точно копирует «производственный процесс».28 мечехвостов, выловленных в Атлантике, близ устья реки Пискатака в Нью-Гэмпшире, поместили в контейнеры и «забыли» под солнцем, потрясли пару часов в автомобиле и оставили на целую ночь, затем взяли кровь и снова оставили в контейнерах до утра – так, как это делают работники предприятий, собирая гемолимфу в промышленных масштабах. Однако, прежде чем выпустить несчастных животных на волю, биологи закрепили на их панцирях акустические маячки.
Доноры поневоле: зачем фармацевтам голубая кровь мечехвостов и как она поможет вакцине от COVID-19?
У них десять глаз, они достигают 60 сантиметров в длину, живут на Земле более 300 млн лет, и у них в самом деле бледно-голубая кровь, которая очень ценится в фармакологии и спасает нам здоровье, пишет TUT.BY.
Нет, это не научная фантастика, а обыкновенная, старая добрая наука. Знакомьтесь: мечехвосты, или, как их еще называют, подковообразные крабы — хотя, строго говоря, они, по сути, и не крабы, а их ближайшими родственниками являются паукообразные.
Однако у каждой медали есть и обратная сторона, в данном случае это жизнь самих мечехвостов, которым тоже их кровь нужна (на самом деле гемолимфа, по сути, представляющая из себя нечто среднее между кровью и лимфой).
Поэтому борцы за сохранение дикой природы хотят покончить с практикой «дойки» этих крабов (будем так называть их для удобства).
В чем польза мечехвостов?
Кровь этих «живых ископаемых» обладает уникальным свойством: она свертывается при попадании в нее даже самого незначительного количества болезнетворных бактерий или прочих чужеродных микроорганизмов, превращаясь в желе. Таким образом иммунная система мечехвостов защищает другие органы от поражения.
Проверяя с помощью вытяжки, сделанной из клеток этой гемолимфы, новые медицинские препараты, ученые могут быть абсолютно уверены в том, что в них не попали бактерии или продукты их жизнедеятельности, которые потом могут причинить вред человеку.
Подобным удивительным свойством обладает исключительно кровь мечехвостов.
Поэтому каждый год тысячи этих крабов вылавливаются в море и отправляются в американские лаборатории, где у них забирают некоторое количество крови, а затем отпускают на волю.
Реактив, добываемый из гемолимфы мечехвостов, ценится чрезвычайно высоко — стоимость одного литраLimulus amebocyte lysateсоставляет около 15 тыс. долларов, что делает его одним из самых дорогих медицинских препаратов в мире.
Что потом происходит с «донорами»
Каждый год для нужд фармацевтики отлавливается более полумиллиона этих животных.
Поначалу эксперты полагали, что практически все мечехвосты благополучно переживают такое принудительное донорство. Еще одна способность этих морских существ в том, что они отдают ровно столько крови, сколько могут отдать без ущерба для своего здоровья.
Однако,согласно недавним оценкам, в результате этой процедуры гибнет до 30% особей.
Другие исследования показали, что после забора крови у самок крабов снижается вероятность спаривания.
И все это в совокупности, по словам зоозащитников, создает для этих членистоногих серьезные проблемы.
В интервью Би-би-си она посетовала, что никто с точностью не знает, как забор крови влияет на дальнейшую жизнь крабов после того, как их выпускают на свободу.
В результате американские мечехвостыприблизились к порогу, за которым их можно будет официально рассматривать как исчезающий вид.
В то же время крупные фармакологические компанииуказывают на статистику, согласно которой численность мечехвостов на протяжении последних лет остается на неизменном уровне.
Нельзя ли найти искусственный заменитель?
Исследования с целью создать искусственный аналог вытяжки из гемолимфы подковообразного краба велись уже давно, однако настоящий прорыв произошел лишь в 2016 году.
Ученым удалось создать заменитель, который был одобрен к применению в Европе. Некоторые американские фармкомпании тоже стали его использовать.
Казалось бы, в чем тогда проблема?
А дело в том, что в июне этого года организация, отвечающая за безопасность медикаментов в США (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, или FDA), заявила, что не может гарантировать, что заменитель работает так же надежно, как натуральный продукт.
Это же касается и любой потенциальной вакцины от коронавируса : кто бы ее ни изобрел, будет обязан проверить ее старым испытанным способом, если хочет продать свой товар миллионам американцев.
Доктор Браммер хочет заставить американские власти пересмотреть свой подход, тем более что в других странах искусственный заменитель используется уже повсеместно.
«Мы должны перестать зависеть от этого естественного источника», — утверждает она.
Некоторые фармацевтические компании утверждают, что могут удовлетворить потребности в вакцине от коронавируса без того, чтобы нарастить объемы отлова крабов во много раз.
Зачем медикам нужна голубая кровь мечехвостов?
Они — родственники крабов и пауков, но ни то ни другое. Это одни из самых древних животных на планете. Из них делали удобрения, а еще у них голубая кровь. Знакомьтесь, мечехвосты.
Это животное похоже на гигантскую подкову с длинным мечом. Близкие родственники мечехвоста — пауки и крабы. Но ближайший сородич — вымерший 248 млн лет назад ракоскорпион. Краб-подкова (Horseshoe crab) — живое ископаемое. Он появился задолго до динозавров, 450 млн лет назад. Большая часть видов, правда, вымерла. Осталось четыре, и все они обитают в мелководной морской зоне от Дальнего Востока России до Юго-Восточной Азии, а еще на Атлантическом побережье Северной Америки.
Пережив миллионы лет, эти уникальные животные могли исчезнуть, пополнив собой список вымерших в XX или XXI веке. Во времена колониальной Америки, а особенно в XX веке их добывали тоннами. Только для того, чтобы переработать на удобрение (оно называлось cancerine), в котором аграрии ценили прежде всего азотистые вещества. Для переработки чаще всего использовались панцири. Их выпаривали, сушили, перемалывали, а затем удобряли получившимся субстратом сельхозполя. Все остальное — то есть, собственно, мягкое тело мечехвоста и его внутренности — шло на корм свиньям. Иногда, впрочем, в удобрения перерабатывалось и тело: для этого ему давали сгнить (просто раскладывая мертвых животных на солнцепеке), а затем перемешивали эту протухшую массу с опилками, соломой, листьями или коровьим навозом — получался отличный компост. Им удобряли особенно обедненные почвы.
К 1970-м годам, благодаря основательной «зачистке» вида, популяция мечехвостов оказалась под угрозой. Тогда-то зоозащитники и забили тревогу, и ситуация начала стабилизироваться, но уже в 1990-е рыбаки поняли, что мечехвост — отличная наживка для лова (просто потому, что на мелководье его легко добыть, а еще он крупный и беззащитный). И несчастные животные вновь начали умирать.
Но больше всех «оценили» ископаемых медики — за голубую кровь. Она и вправду лазурного оттенка. И именно из-за нее каждый год отлавливается до полумиллиона мечехвостов. Зачем? Чтобы мечехвосты сдали кровь. В буквальном смысле. Ценность ее — не в цвете, а в особом химическом соединении — коагулогене, найденном только в клетках крови этих животных. Коагулоген способен определить следы пребывания бактерий где бы то ни было и тут же «захватить» их в тромб (то есть кровь, соприкасаясь с бактериями, тотчас же сворачивается).
Такое оригинальное свойство организма мечехвостов помогает им мгновенно спасаться от любых инфекций (что, вероятно, обеспечивает высокую продолжительность жизни — 19–20 лет), а фармкомпаниям — тестировать препараты на «чистоту» (то есть определять, нет ли в них бактерий). Это очень быстрый и простой метод. Только ради него, увы, каждый год погибает порядка от 10% до 30% самих «доноров». Кроме того, хотя большинство из них и попадает обратно в природную среду, забор крови делает животных слабее — мечехвостам прокалывают ткани в районе сердца и сливают до трети всей крови особи, что приводит некоторых из них к неминуемой гибели. Сегодня ученые пытаются получить синтетический аналог или найти таковой в живой природе (например, у дрожжей), который мог бы заменить коагулоген.