Кто только не нападает в природе на ящериц: и другие пресмыкающиеся более крупного размера, например, змеи, и грызуны, и птицы. Защититься от них ящерицы пытаются разными способами.
Прыткие ящерицы имеют окраску маскировочного цвета, гекконы, наоборот, покрыты яркими предупреждающими пятнами на спине, похожими на глаза. Многие ящерицы при виде врага встают на задние лапы и очень быстро и сильно увеличиваются в размерах.
Но самая главная защита ящериц – это умение отбрасывать хвост. Это не рефлекторный акт, то есть хвост отваливается не сам, а только когда ящерица решает сделать это при действительной опасности.
Почему ящерица отбрасывает хвост?
Происходит это следующим образом. Хвост является как бы продолжением позвоночника, состоящего, как и у всех позвоночных животных, из подвижно соединенных связками и мышцами позвонков.
Отрыв хвоста происходит после очень резкого сокращения одной группы мышц, другая группа при этом зажимает кровеносные сосуды. Поэтому при отбрасывании хвоста кровь не выделяется.
Отломанный кусок хвоста или остается в зубах у хищника, или непроизвольно сокращается на земле, дергается, как отдельное живое существо. И пока ошарашенный хищник доли секунды разглядывает все это, юркая ящерица успевает молниеносно убежать или спрятаться.
Из той части, где хвост оторвался, начинает расти новый. Но в этом месте не появляются новые позвонки, а нарастает плотная хрящевая ткань. У разных видов ящериц отрастание хвоста по времени занимает от месяца до года.
Каждый раз хвост отрывается все выше и выше, там, где соединение подвижно. Пока новый хвост не отрастет, ящерица уязвима и часто плохо двигается, а водяные виды с трудом плавают.
Иногда она возвращается и поедает отброшенный хвост, так как в нем содержится большое количество накопленных питательных веществ.
Если оторвался совсем небольшой кусок, то старый хвост сохраняется, а рядом вырастает новый. То есть получается ящерица с двумя, а то и тремя хвостами. Это не мутация, как думают некоторые, а просто таким особенным образом произошел отрыв. Называется этот процесс термином «аутотомия».
Регенерация утраченных органов у животных — тайна, издревле волнующая ученых. До последнего времени считалось, что этим великолепным свойством наделены только низшие виды живых существ: ящерица отращивает оторванный хвост, некоторых червей можно разрубить на мелкие куски, и каждый вырастет в целого червя — примеров множество.
Но ведь эволюция живого мира шла от низших организмов ко все более высокоорганизованным, так почему на каком-то ее этапе это свойство пропало? И пропало ли?
Лернейская гидра, Медуза Горгона или наш трехглавый Змей Горыныч, у которого Иван-царевич без устали рубил «самовосстанавливающиеся» головы, — персонажи хотя и мифические, но явно состоящие в «родственных отношениях» с вполне реальными существами.
К ним, например, относятся тритоны — разновидность хвостатых амфибий, которые по праву считаются одними из самых древних животных на Земле. Их удивительной особенностью является способность к регенерации — отращиванию поврежденных или потерянных хвостов, лап, челюстей.
Более того, у них восстанавливаются и поврежденное сердце, и глазные ткани, и спинной мозг. По этой причине они незаменимы для лабораторных исследований, да и в космос тритонов отправляют не реже, чем собак и обезьян. Этими же свойствами обладают и многие другие существа.
Так, рыбкам данио рерио черно-белого окраса, длиной всего в 2—3 см, свойственно регенерировать части плавников, глаза и даже восстановить клетки собственного сердца, вырезанные хирургами в процессе опытов по регенерации. Это можно сказать и о других видах рыб.
Классическими примерами регенерации стали ящерицы и головастики, восстанавливающие потерянный хвост; раки и крабы, отращивающие утраченные клешни; улитки, способные вырастить новые «рожки» с глазами; саламандры, у которых происходит естественная замена ампутированной лапки; морские звезды, регенерирующие свои оторванные лучи.
Кстати, из такого вот оторванного луча, как из черенка, может развиться новое животное. Но чемпионом регенерации стал червь плосковик, или планария. Если его перерезать пополам, то на одной половинке тела вырастает недостающая голова, а на другой — хвост, то есть образуются две совершенно самостоятельные жизнеспособные особи.
А возможно появление совершенно необыкновенной, двухголовой и двухвостой планарии. Такое произойдет, если на переднем и заднем концах сделать продольные надрезы и не давать им срастаться. Даже из 1/280 части тела этого червя получится новое животное!
Люди долго наблюдали за братьями нашими меньшими и, чего греха таить, втайне завидовали. А ученые перешли от бесплодных наблюдений к анализу и попытались выявить законы этого «самоисцеления» и «самовосстановления» животных.
Первым попытался внести научную ясность в это явление французский естествоиспытатель Рене Антуан Реомюр. Именно он ввел в науку термин «регенерация» — восстановление утраченной части тела с ее структурой (от лат. ге — «снова» и generatio — «возникновение») — и провел ряд опытов. Его работа о регенерации ног у рака была напечатана в 1712 году. Увы, коллеги не обратили на нее внимания, и Реомюр оставил эти исследования.
Лишь спустя 28 лет швейцарский натуралист Абраам Трамбле продолжил опыты по регенерации. Существо, на котором он экспериментировал, на тот момент не имело даже собственного имени. Более того, ученые еще не знали, животное это или растение. Полый стебелек с щупальцами, задним концом прикрепляющийся к стеклу аквариума или к водным растениям, оказался хищником, к тому же весьма удивительным.
В опытах исследователя отдельные фрагменты тела маленького хищника превращались в самостоятельные особи — явление, известное до тех пор лишь в растительном мире. А животное продолжало удивлять естествоиспытателя: на месте продольных разрезов на переднем конце тельца, сделанных ученым, оно отращивало новые щупальца, превращаясь в «многоголовое чудовище», миниатюрную мифическую гидру, с которой, по мнению древних греков, сражался Геракл.
Неудивительно, что и лабораторное животное получило то же имя. Но исследуемая гидра обладала еще более чудесными особенностями, чем ее лернейская тезка. Она дорастала до целой даже из 1/200 части своего односантиметрового тела!
Реальность превосходила сказки! Но факты, которые известны сегодня каждому школьнику, в 1743 году опубликованные в «Трудах Лондонского Королевского общества», ученому миру показались неправдоподобными. И тогда Трамбле поддержал к этому времени уже авторитетный Реомюр, подтвердив достоверность его исследований.
«Скандальная» тема сразу же привлекла внимание многих ученых. И вскоре список животных со способностями к регенерации оказался довольно внушительным. Правда, долгое время считалось, что только низшие живые организмы обладают механизмом самообновления. Затем ученые обнаружили, что птицы способны отращивать клювы, а молодые мыши и крысы — хвосты.
Даже у млекопитающих и человека есть ткани с большими возможностями в данной области — регулярно меняют шерсть многие животные, обновляются чешуйки человеческого эпидермиса, отрастают остриженные волосы и сбритые бороды.
Человек — существо не только чрезвычайно любознательное, но и страстно желающее любое знание использовать себе во благо. Поэтому вполне понятно, что на определенном этапе исследования загадок регенерации возник вопрос: а почему это происходит и нельзя ли вызывать регенерацию искусственно? И почему высшие млекопитающиеся почти утратили эту способность?
Во-первых, специалисты отметили, что регенерация тесно связана с возрастом животного. Чем оно моложе, тем легче и быстрее исправляются повреждения. У головастика недостающий хвост запросто отрастает, а вот утрата старой лягушкой лапки делает ее инвалидом.
Ученые исследовали физиологические отличия, и стал понятен способ, применяемый земноводными для «саморемонта»: оказалось, что на ранних стадиях развития клетки будущего существа незрелы, и направление их развития вполне может измениться. Например, эксперименты над эмбрионами лягушек показали, что когда эмбрион имеет всего лишь нескольких сотен клеток, из него можно вырезать часть ткани, которой уготована участь стать шкурой, и поместить в область мозга. И эта ткань... станет частью мозга!
Если же подобная операция производится с более зрелым эмбрионом, то из клеток кожи все равно развивается кожа — прямо посреди мозга. Потому ученые сделали вывод, что судьба этих клеток уже предопределена. И если для клеток большинства высших организмов обратной дороги нет, то клетки земноводных умеют обратить время вспять и вернуться к тому моменту, когда предназначение могло измениться.
Что же это за изумительное вещество, позволяющее земноводным «самовосстанавливаться»? Ученые обнаружили, что если тритон или саламандра потеряют лапку, то на поврежденном участке тела клетки костей, шкуры и крови теряют отличительные признаки.
Все вторично «новорожденные» клетки, которые называют бластемой, начинает усиленно делиться. И в соответствии с нуждами организма становятся клетками костей, шкуры, крови... чтобы стать в конце новой лапой. А если в момент «саморемонта» подключить третиноиновую кислоту (кислота витамина А), то это так сильно подхлестывает регенеративные способности у лягушек, что они отращивают три ноги вместо одной утраченной.
Долгое время оставалось загадкой, почему программа регенерации оказалась подавленной у теплокровных. Объяснений может быть несколько. Первое сводится к тому, что у теплокровных несколько иные приоритеты к выживанию, нежели у холоднокровных. Рубцевание ран стало важнее тотальной регенерации, поскольку снижало шансы фатального истекания кровью при ранении и занесения смертоносной инфекции.
Но может быть и другое объяснение, куда более мрачное — рак, то есть быстрое восстановление обширного участка поврежденной ткани подразумевает возникновение одинаковых быстро делящихся клеток в определенном месте. Именно это наблюдается при возникновении и росте злокачественной опухоли. Поэтому ученые полагают, что для организма стало жизненно важным уничтожать быстро делящиеся клетки, а следовательно, возможности к быстрой регенерации оказались подавленными.
Доктор биологических наук Петр Гаряев, академик Российской академии медико-технических наук, утверждает: «Она (регенерация) не пропала, просто высшие животные, в том числе и человек, оказались более защищенными от внешних воздействий и полная регенерация стала не такой уж нужной».
В какой-то мере она сохранилась: заживают раны, порезы, восстанавливается ободранная кожа, растут волосы, частично регенерирует печень. Но оторванная рука у нас уже не вырастает, как не вырастают и внутренние органы взамен переставших функционировать. Природа просто забыла, как это делается. Возможно, надо ей об этом напомнить.
Как всегда помог Его Величество Случай. Иммунолог Элен Хебер-Кац из Филадельфии однажды дала своему лаборанту обычное задание: проколоть уши лабораторным мышам, чтобы нацепить им ярлычки. Через пару недель Хебер-Кац пришла к мышам с готовыми ярлычками, но... не нашла в ушках дырочек.
Проделали это снова — получили такой же результат: никаких намеков на заживленную ранку. Организм мышей регенерировал ткани и хрящи, заполнив ненужные им дырки. Хербер-Кац сделала из этого единственно верный вывод: в поврежденных участках ушей присутствует бластема — такие же неспециализированные клетки, как у земноводных.
Но мыши — млекопитающие, они не должны бы иметь таких способностей. Опыты над несчастными грызунами продолжили. Ученые отрезали мышкам кусочки хвостиков и... получили 75-процентную регенерацию! Правда, никто даже не пытался отрезать «пациентам» лапки по очевидной причине: без прижигания мышь просто умрет от большой кровопотери задолго до того, как начнется (если вообще начнется) регенерация потерянной конечности. А прижигание исключает появление бластемы. Так что полный список регенерационных способностей мышей выяснить не удалось. Однако узнали уже немало.
Правда, существовало одно «но». Это были не обычные домашние мыши, а особенные питомцы с поврежденной иммунной системой. Первый вывод из своих опытов Хебер-Кац сделала такой: регенерация присуща только животным с уничтоженными Т-клетками — клетками иммунной системы.
Вот в чем основная проблема: у земноводных она отсутствует. Значит, именно з иммунной системе и коренится разгадка этого феномена. Вывод второй: млекопитающие имеют такие же необходимые для регенерации тканей гены, как и земноводные, но Т-клетки не позволяют этим генам работать.
Вывод третий: организмы первоначально имели два способа исцеления от ран — иммунную систему и регенерацию. Но в ходе эволюции две системы стали несовместимы друг с другом — и млекопитающие выбрали Т-клетки, потому что они важнее, так как они являются основным оружием организма против опухолей.
Что толку быть способным отращивать себе заново потерянную руку, если одновременно в организме будут бурно развиваться раковые клетки? Получается, что иммунная система, защищая нас от инфекций и рака, одновременно подавляет наши способности к «саморемонту».
Но неужели ничего нельзя придумать, ведь так хочется не просто омоложения, а восстановления жизнеобеспечивающих функций организма? И ученые нашли если не панацею от всех бед, то возможность стать немного ближе к природе, правда, благодаря не бластеме, а стволовым клеткам. Оказалось, что у человека иной принцип регенерации.
Долгое время было известно, что только два вида наших клеток могут регенерировать — это клетки крови и печени. Когда эмбрион любого млекопитающего развивается, часть клеток остается в стороне от процесса специализации.
Это и есть стволовые клетки. Они обладают способностью пополнять запасы крови или отмирающих клеток печени. Костный мозг тоже содержит стволовые клетки, которые могут становиться мышечной тканью, жиром, костями или хрящами — в зависимости от того, какие питательные вещества им даются в лабораторных условиях.
Теперь ученым предстояло проверить опытным путем, есть ли шанс «запустить» записанную в ДНК каждой из наших клеток «инструкцию» по выращиванию новых органов. Специалисты были убеждены, что нужно просто заставить организм «включить» свою способность, а дальше процесс сам позаботится о себе. Правда, возможность отращивать конечности сразу же упирается во временную проблему.
То, что легко удается крошечному телу, не под силу взрослому человеку: объемы и размеры значительно больше. Мы не можем поступить, как тритоны: сформировать очень маленькую конечность, и затем ее выращивать. Для этого земноводным требуется всего пара месяцев, человеку, чтобы вырастить новую ногу до нормального размера, по подсчету английского ученого Джереми Брокса, надо не меньше 18 лет...
Но ученые нашли немало работы для стволовых клеток. Однако вначале необходимо сказать, как и откуда их получают. Ученые знают, что самое большое количество стволовых клеток находится в костном мозге таза, но у любого взрослого человека они уже подрастеряли свои первоначальные свойства. Наиболее перспективным считается ресурс стволовых клеток, полученных из пуповинной крови.
Но после родов исследователи могут собрать только от 50 до 120 мл такой крови. Из каждого 1 мл выделяется 1 млн клеток, но лишь 1% из них — клетки-предшественники. Этот личный запас восстановительного резерва организма — чрезвычайно мал, а потому бесценен. Поэтому стволовые клетки получают из мозга (или других тканей) эмбрионов — абортативного материала, как ни грустно об этом говорить.
Их можно выделить, поместить в культуру ткани, где начнется размножение. Эти клетки могут жить в культуре более года и быть использованы для любого пациента. Стволовые клетки можно выделять из пуповинной крови и из мозга взрослых людей (например при нейрохирургических операциях).
А можно выделять из мозга недавно умерших, так как эти клетки обладают устойчивостью (по сравнению с другими клетками нервной ткани), они сохраняются тогда, когда нейроны уже дегенерировали. Стволовые клетки, извлеченные из других органов, например носоглотки, не столь универсальны в применении.
Что и говорить, это направление фантастически перспективно, но еще до конца не исследовано. В медицине необходимо семь раз отмерить, а потом в течение десятка лет перепроверить, чтобы убедиться, что панацея не повлечет за собой какой-либо беды, например иммунного сдвига. Не сказали своего веского «да» и онкологи. Но тем не менее успехи уже есть, правда, только на уровне лабораторных разработок, опытов на высших животных.
Возьмем для примера стоматологию. Японские ученые разработали систему лечения, основанную на генах, которые отвечают за рост фибропластов — тех самых тканей, что растут вокруг зубов и держат их. Они проверили свой метод на собаке, у которой предварительно развили тяжелую форму парадонтоза.
Когда все зубы выпали, пораженные участки обработали веществом, в состав которого входят эти самые гены и агар-агар — кислотная смесь, обеспечивающая питательную среду для размножения клеток. Спустя шесть недель у пса прорезались клыки.
Такой же эффект наблюдался у обезьяны со стесанными до основания зубами. По словам ученых, их метод намного дешевле протезирования и впервые позволяет вернуть в прямом смысле свои зубы огромному числу людей. Особенно если учесть, что после 40 лет склонность к пародонтозу возникает у 80% населения планеты.
В другой серии опытов камера зуба заполнялась дентинными опилками (играющими роль индуктора) с соединительной тканью десны (амфодонтом) в роли реагирующего материала. И амфодонт тоже превращался в дентин. Английские стоматологи уже в недалеком будущем надеются от успешных опытов на мышах перейти к дальнейшим лабораторным исследованиям. По скромным подсчетам, «стволовые имплантанты» будут стоить столько же, сколько и обычное протезирование в Англии — от 1500 до 2000 фунтов стерлингов.
Исследования показали, что людям, у которых отказывают почки, необходимо вернуть к жизни всего 10% почечных клеток, чтобы перестать зависеть от диализной машины.
И исследования в этом направлении ведутся уже много лет. Как же это важно — не пришить, а именно вырастить заново, не сидеть на таблетках, а восстановить здоровую функцию за счет скрытых возможностей организма.
В частности, найден способ выращивать новые бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин, что обещает миллионам диабетиков избавление от ежедневных инъекций. А опыты по возможности использования стволовых клеток в борьбе с диабетом уже на фазе завершения.
Идет работа и над создание средств, включающих регенерацию. Специалисты Ontogeny разработали фактор роста под названием ОР1, который скоро будет разрешен к продаже в Европе, США и Австралии. Он стимулирует рост новой костной ткани. ОР1 поможет при лечении сложных переломов, когда две части сломанной кости сильно не совпадают друг с другом и потому не могут срастись.
Часто в таких случаях конечность ампутируют. Но ОР1 стимулирует костную ткань так, что она начинает расти и заполняет собой промежуток между частями сломанной кости. В Российском институте травматологии и ортопедии исследователи получают стволовые клетки из костного мозга. После 4—6 недель размножения в культуре их пересаживают в сустав, где они реконструируют хрящевые поверхности.
А несколько лет назад группа английских генетиков сделала сенсационное заявление: они начинают работу по клонированию сердца. Если эксперимент завершится удачно, не потребуются пересадки, чреватые отторжением тканей. Но вряд ли волновая генетика ограничится регенерацией только внутренних органов, и ученые надеются, что научатся «отращивать» пациентам конечности.
В области гинекологии у стволовых клеток тоже большие перспективы. К сожалению, очень многие молодые женщины сегодня обречены на бесплодие: их яичники прекратили продуцировать яйцеклетки.
Часто это означает, что исчерпался пул клеток, из которого возникают фолликулы. Следовательно, необходимо искать восполняющие их механизмы. Первые обнадеживающие результаты в этой области появились недавно.
Ученые уже видят, каким путем можно спасти людей, которым поставлен страшный диагноз — цирроз печени. Они считают что на каких-то этапах развития заболевания пересадку целого органа можно заменить введением лишь стволовых клеток (через артериальное русло, прямыми пункциями, прямыми трансплантациями клеток в ткань печени). Специалисты Центра хирургии РАМН начали пилотное исследование, и первые результаты обнадеживают.
Очень интересные предварительные разработки ведут украинские ученые в области сердечно-сосудистых заболеваний. Уже сегодня у них накоплены экспериментальные доказательства, что введение стволовых клеток больным с инфарктом миокарда или тяжелой ишемией — перспективный метод лечения.
Первые клинические эксперименты с трансплантацией стволовых клеток, начавшиеся в Питсбургском университете США, дали хорошие результаты и у тяжелых больных, перенесших ишемический или геморрагический инсульт. У них после клеточной терапии неврологическая реабилитация хорошо заметна.
К сожалению, очень хорошо известна устрашающая статистика количества детей с внутриутробным поражением мозга, в том числе и с церебральным параличом. Уже доказано, что если таким детям начать трансплантацию стволовых клеток (или терапию, направленную на их стимуляцию, т. е. на локализацию собственных, эндогенных, клеток в области поражения), то по прошествии первого года жизни часто наблюдается, что даже при сохранении анатомических изъянов мозга дети имеют минимальную неврологическую симптоматику.
Эффективно разработанные технологии трансплантации стволовых клеток могут полностью изменить нашу жизнь. Но это будущее, а сегодня у этой области знаний нет даже своего названия, только варианты: «клеточная терапия», «трансплантация стволовых клеток», «медицина регенерации», даже «инженерия тканевая» и «инженерия органная».
Но уже можно перечислить все возможности этого нового направления. Недаром говорят, что XXI век пройдет под знаком биологии, и, возможно, опыт регенерации, сохраненный на протяжении миллионов лет земноводными и простейшими, поможет человечеству.
Широко известный факт: спасаясь от врагов, ящерицы, саламандры и тритоны могут «отбросить» собственный хвост, а затем отрастить его заново. Головастик способен отрастить новую лапку, креветка - новый глаз, а морскую звезду и вовсе можно разделить на несколько частей, каждая из которых превратится в новую полноценную особь. Почему же человек не может отращивать потерянные части своего тела? Или всё-таки может?..Немного забегая наперёд, дадим обнадёживающий ответ: может, - хотя такие процессы и не были изначально предусмотрены природой. Но медицине будущего (и отчасти – уже настоящего) это вполне под силу! Однако прежде, чем перейти к таким замечательным перспективам, нужно разобраться: почему и зачем эволюция запретила нам все эти удивительные трюки, которые вытворяют более «простые» её творения?
Регенерация у амфибий и рептилий
Учёные давно пытались понять, каким образом земноводные регенерируют оторванные хвосты, конечности, челюсти, глаза. Более того, у них восстанавливаются даже повреждённое сердце или спинной мозг! Метод «саморемонта» удалось понять, только сравнив регенерацию зрелых особей и эмбрионов. Оказалось, на ранних стадиях развития живых существ их клетки незрелы, поэтому их участь ещё не предопределена.
Когда эмбрион лягушки имеет всего лишь нескольких сотен клеток, из него можно вырезать часть ткани, которой ввиду места расположения уготована участь стать шкурой, и поместить её в область мозга. Тогда эта ткань «послушно» станет частью мозга. Если же подобная операция производится с более зрелым эмбрионом, то из клеток кожи все равно развивается кожа - прямо посреди мозга, так как «программирование» на момент пересадки было уже завершено.
Для большинства организмов клеточная специализация, из-за которой одна клетка становится клеткой иммунной системы, другая – частью сердечной мышцы, а третья – фрагментом шкурки, - это дорога с односторонним движением. То есть клетки придерживаются своей «специализации» не просто до собственной смерти, но и становятся образцом для их точного замещения новыми клетками.
Клетки амфибий уникальны тем, что умеют обратить время вспять и вернуться к тому моменту, когда их предназначение могло измениться. На повреждённом участке тела клетки костей, шкуры и крови становятся клетками без отличительных признаков – «бластемой». Вторично новорожденные клетки начинают усиленно делиться, формирую новые кости, мышцы и кожу, в конечном итоге становясь новой лапой, хвостом и так далее.
Регенерация у грызунов
Ещё недавно научный мир был убеждён, что млекопитающие не способны повторить «подвиги» рептилий, стоящих на ступень ниже в эволюционной лестнице. Однако специалисты из филадельфийской лаборатории выяснили, что мыши с сильно ослабленной иммунной системой всё же способны к регенерации - хотя и не в полном объёме.
Иммунолог Элен Хебер-Кац из Филадельфии однажды дала своему лаборанту обычное задание: проколоть уши лабораторным мышам, чтобы нацепить им ярлычки. Через пару недель Элен пришла к мышам с готовыми ярлычками, но... не нашла в ушках дырочек. Не поверив на слово лаборанту, она сама взялась за дело. Но спустя несколько недель результат оказался тем же: на ушах грызунов не осталось ни следа от проделанных манипуляций.
Этот странный случай заставил Хербер-Кац сделать совершенно невероятное предположение: а что если мыши просто регенерировали хрящевую ткань для заполнения ненужных им дырок? Пристальное изучение подтвердило, что на повреждённых участках ушей присутствует бластема - неспециализированные «помолодевшие» клетки, как и у земноводных!
Доктор Хебер-Катц решила проверить, как обстоят дела с другими частями тела – и, отрезав мышкам кусочек хвоста, получила 75-процентную регенерацию. Правда, применить подобный эксперимент к лапам грызунов никто так и не решился. Скорее всего, мышь просто умерла бы от потери крови – задолго до того, как началась бы регенерация тканей. И если бы таковая вообще началась… Поэтому на этом этапе регенерация мягких тканей у млекопитающий пока зашла в тупик.
Регенерация у человека
У человека хорошо регенерирует клетки крови, эпидермис, волосы и ногти. Способностью к регенерации обладает также наша костная ткань – она срастается после переломов, хотя и нуждается в жёсткой фиксации и постоянном контроле (то есть этот процесс лишь отчасти можно назвать естественным). Мы выживаем при утрате части печени (до 75%), поскольку оставшиеся фрагменты начинают усиленно делиться и восстанавливают первоначальную массу органа. Кроме того, при определённых условиях у человека могут регенерировать кончики пальцев.
Однако всё это слишком далеко о той «магии», на которую способны обыкновенные ящерицы… Потому как, в отличии от холоднокровных или специальных лабораторных мышей, о которых речь шла ранее, нормальные млекопитающие имеют иммунитет – в нём-то и кроется разгадка феномена регенерации. Имея такие же необходимые для самовосстановления тканей гены, как и у амфибий, мы бессильны отрастить новую руку или ногу из-за Т-лимфоцитов, которые не позволяют этим генам работать.
Доктор Хебер-Катц полагает, что организмы изначально разработали два способа исцеления от ран: иммунную систему и регенерацию. Но в ходе эволюции обе системы стали несовместимы друг с другом - и пришлось выбирать. Хотя регенерация, на первый взгляд, может показаться лучшим выбором, Т-клетки оказались для нас важнее, поскольку готовы сражать с любыми непредвиденными ситуациями – а именно они поджидали на каждом шагу те виды живых существ, которые не останавливались на достигнутой уютной нише (как рептилии), а продолжали эволюционировать и осваивать новые территории.
Таким образом, наша иммунная система защищает нас от вирусов, бактерий и злокачественных опухолей (и за это мы ей бесконечно благодарны), - но одновременно подавляет наши способности к капитальному ремонту, включающему восстановление утраченных органов или конечностей. Но, как человек уже успел сообразить, природу можно «обвести вокруг пальца», и превратить научную фантастику в явь. Заглянуть за кулисы этой «кухни» мы попытаемся в следующий раз…
Хорошо известно, что органы растений и животных выполняют, как правило, не одну, а несколько функций. Тому есть немало замечательных свидетельств. Вот, например, хвост ящерицы. Каждый знает, что в случае опасности ящерица может отбросить его, чтобы отвлечь внимание хищника.
Напомню читателю механизм этого удивительного явления, называемого аутотомия . В хвостовых позвонках, способных к аутотомии, есть неокостеневающие прослойки. В этих местах и происходит разрыв. Само отбрасывание осуществляется благодаря резкому рефлекторному сокращению хвостовых мускулов. При этом мускулы не только разрывают хвост, но и сразу перетягивают кровеносные сосуды, не допуская потери крови.
Отбрасывание хвоста иногда превращается в целое представление. У многих ящериц хвост ярко окрашен (у австралийских сцинковых ящериц из рода Morenthia хвосты рубиново-красные, а у вьетнамской невзрачно-серенькой Lipinia vittigerum хвост небесно-голубого цвета) либо они приподнимают его и совершают им различные движения (как, например, сцинковые гекконы, род Teratoscincus ) – и все для того, чтобы привлечь внимание врага именно к этой, наименее ценной части своего тела. Отброшенный хвост долго причудливо извивается, а у некоторых видов еще и шуршит благодаря трению друг о друга крупных чешуй. Все это отвлекает хищника от самой ящерицы, которой тем временем удается скрыться. Вскоре, как всем известно, у нее начинает отрастать новый хвост (т.е. происходит его регенерация), и уже через каких-нибудь пару месяцев он будет почти неотличим от прежнего.
Казалось бы – счастливый конец. Но не все так просто. Во-первых, позвонки с необходимыми для аутотомии прослойками в новом хвосте не восстанавливаются и хвост уже нельзя будет отбросить в случае новой опасности. Во-вторых, отращивание нового хвоста отнимает у ящерицы немало жизненных сил, нередко ослабляет ее и снижает шансы на выживание. В-третьих, хвост все-таки предназначен не только для того, чтобы отбрасывать его в случае опасности.
Поэтому ящерица обычно всячески старается избежать аутотомии, приберегая ее на самый крайний случай. Если же дело все-таки доходит до этого, хвост очень редко обламывается у самого основания, – таким образом сохраняется возможность повторной аутотомии – за счет позвонков, сохранившихся в более высокой части хвоста.
Иногда случается и так, что ящерице, у которой процесс аутотомии уже начался, каким-то образом удается предотвратить полную утрату хвоста. Мышцы уже рефлекторно разорвали позвонок и хвост надломился, но потом рана зажила. Однако поскольку разрыв позвонка все-таки произошел, начался рост нового хвоста. И вот через короткое время в месте надлома появляется второй хвостик, сначала маленький, но затем догоняющий по длине первоначальный. Получается двухвостая ящерица – таких «монстров» изредка находят в природе.
Помимо аутотомии хвоста у некоторых ящериц, в частности у тех же сцинковых гекконов, может наблюдаться и гораздо менее известный процесс – аутотомия кожных покровов . Схваченная ящерица начинает бешено вращаться вокруг оси тела, при этом участки кожи в тех местах, за которые ее держат, легко отслаиваются и животное «выскальзывает» из них. Кожа остается врагу, ящерица же убегает. Интересно, что и в этом случае кровотечения почти нет, а утраченные покровы вскоре восстанавливаются.
Способность к аутотомии хвоста свойственна далеко не всем ящерицам. Хвосты отбрасывают сцинковые, гекконовые, настоящие ящерицы, а также веретеницы. Агамы и игуаны, хамелеоны и вараны в большинстве своем такой способностью не обладают. Не отбрасывают хвосты и другие пресмыкающиеся – змеи, крокодилы, гаттерии, черепахи. Почему же столь эффективное средство защиты не получило более широкого распространения?
Основная функция хвоста у пресмыкающихся – участие в движении. Как рыба без хвоста не сможет плавать, так и большинство пресмыкающихся не смогут без него нормально ползать. Пожалуй, только черепахи перемещаются без его участия. У всех же быстро бегающих и ползающих рептилий хвост играет роль и руля, и балансира, а у змей и безногих ящериц его волнообразные движения, продолжающие такие же движения туловища, создают силу, продвигающую животное вперед. А уж такие специализированные способы перемещения, как бег на задних лапах, прыжки с ветки на ветку или с камня на камень, плавание и ныряние, ползание на брюхе с поджатыми лапами, без хвоста просто невозможны. Многие древесные ящерицы и тем более змеи могут обвивать хвостом ветви, что здорово помогает им удерживаться в древесной кроне. У некоторых гекконов на кончике хвоста имеются чешуйки, преобразованные в цепкие подушечки (наподобие застежек-липучек), такие же, как на нижней стороне пальцев. С их помощью эти ящерицы удерживаются на ровных вертикальных поверхностях. На отрастающих после аутотомии хвостах эти подушечки восстанавливаются не полностью, следовательно, ухудшается и способность гекконов к лазанию.
Хвост важен для нормальной локомоции не только сам по себе, но и как место крепления некоторых ответственных мускулов задних конечностей, например бедренно-хвостового musculus caudifemoralis . Этот мускул, приводящий бедро, отходит несколькими головками главным образом от не подвергающихся аутотомии хвостовых позвонков. Однако у некоторых видов его задняя часть крепится настолько близко к тому месту, где аутотомия уже возможна, что может повреждаться при утрате хвоста. Понятно, что те виды, у которых аутотомии нет, никак не ограничены в развитии этого важного для бега мускула.
Не менее важное обстоятельство заключается в том, что хвост у многих ящериц – кладовая запасов питательных веществ, нередко в нем содержится более 50% всего накопленного жира. Поэтому, кстати, по упитанности и состоянию хвоста можно судить о здоровье и благополучии ящериц, как, впрочем, и многих змей или крокодилов. Утратив при аутотомии основную часть своих запасов, ящерица рискует не пережить очередной период бескормицы.
Североамериканская сцинцелла (Scincella laterale ), отбросив хвост и скрывшись от хищника, возвращается затем на прежнее место, и если хищник хвостом пренебрег, поедает его сама! Не пропадать же добру!
У родственников этой ящерицы, сцинков рода Eumeces , хвосты детенышей и взрослых окрашены совершенно по-разному: у молоди они ярко-синие, а у взрослых не отличаются по цвету от окраски туловища. В раннем возрасте хвост еще не содержит больших запасов и легко восстанавливается, поэтому его утрата не очень существенна. Так что молодым сцинкам «выгодно» привлекать внимание охотящихся на них змей к ярко окрашенному хвосту (в экспериментах добычей змей бесхвостые детеныши сцинков становились в 6 раз чаще, чем хвостатые, спасавшиеся благодаря хвосту-приманке). Но для зрелого сцинка утрата хвоста – слишком дорогая потеря. Поэтому взрослые ящерицы хотя и сохраняют способность к аутотомии, «стремятся» эту возможность не использовать, а в первую очередь пытаются спастись другим способом – убежать или затаиться.
Немаловажное обстоятельство, которое следует иметь в виду, обсуждая значение хвостов у пресмыкающихся, заключается в том, что у самцов рептилий в основании хвоста спрятаны копулятивные органы. Конечно, в этой части хвоста позвонки даже способных к аутотомии ящериц не имеют неокостеневающих прослоек, и поэтому отбрасывание хвоста там, где располагаются половые органы, в принципе невозможно.
Относительно недавно выяснилось, что хвост играет немаловажную роль и в социальном поведении пресмыкающихся, особенно ящериц. У многих видов разнообразные движения хвоста являются своего рода сигналами, которые особи подают друг другу. Различные позы и движения хвоста несут информацию о поле, возрасте ящерицы, ее социальном статусе и физиологическом состоянии, о ее намерениях и даже ее настроении. Чтобы такие визуальные сигналы лучше «читались» издалека, хвост бывает окрашен контрастно (с верхней стороны – в один цвет, с нижней – в другой) или несет четкий рисунок (очень часто – черные поперечные полосы на ярко-белом фоне). У ящериц, змей, крокодилов хвост широко используется в брачном поведении и в турнирах самцов. Это особенно важно для змей, у которых хвост выполняет многие функции отсутствующих конечностей. Так, именно хвостом самец «обнимает» самку при спаривании. В недавних наблюдениях за поведением гремучей змеи Crotalus durissus terrificus было обнаружено, что самец-доминант, орудуя хвостом, может и разрывать «объятия» других самцов с самками – у этих змей происходит настоящая борьба хвостами, получившая название тейлреслинг (англ. teil – хвост), по аналогии с армреслингом.
Мало того, что бесхвостая рептилия утрачивает многие возможности для нормального взаимодействия с сородичами, она еще просто становится меньше по размерам. А у пресмыкающихся именно размеры определяют место животного в социальной иерархии – кто крупнее, тот и прав! Поэтому особи, лишившиеся хвоста или его части, становятся не только инвалидами, но и утрачивают возможность полноценного участия в общественной жизни. У них резко понижается социальный статус, более удачливые, сохранившие «хвостовое достоинство» сородичи изгоняют их с наилучших мест охоты и отдыха, не подпускают к самкам.
Пресмыкающиеся нередко используют хвосты и в разнообразных взаимоотношениях с другими животными. Например, крокодилы нередко сбивают крупную добычу с ног резким ударом мощного хвоста. Так же поступают и крупные ящерицы – вараны. Крокодилы и многие змеи используют хвост для мощного толчка при атаке. Более изощренным орудием становится хвост у некоторых ужеобразных змей, использующих его в качестве приманки для добычи: ярко окрашенный кончик хвоста червеобразно извивается, в то время как сама змея, сливаясь по окраске с окружающими предметами, лежит абсолютно неподвижно. Какая-нибудь любопытная пичуга подскакивает к трепещущей приманке и становится жертвой молниеносного броска.
Но самый необычный хвост среди змей, это, разумеется, хвост американских гремучих змей рода Crotalus . На нем имеется «погремушка», образующаяся из сохраняющихся после каждой линьки и висящих один над другим чехликов, покрывавших прежде кончик хвоста. У встревоженной змеи хвост вибрирует и «погремушка» громко трещит, предупреждая окружающих – мол, обойди стороной: и тебе, и мне будет лучше.
Среди австралийских гекконов рода Diplodactylus известно несколько видов, у которых на хвосте есть железы, выделяющие вязкую ядовитую жидкость с неприятным запахом. Предполагается, что она отпугивает врагов этих ящериц.
Размахивая ложной головой, резиновый удавчик прячет настоящую голову под кольцами туловища
Поистине фантастическим на вид хвостом обладает австралийский листохвостый геккон (Phyllurus cornutus ) – широким, плоским, очень причудливой формы. Широкие плоские хвосты встречаются и у ряда других древесных гекконов Австралии и Мадагаскара. Похожие формой и окраской на листья или куски коры, эти хвосты прекрасно маскируют своих обладателей, помогают им удерживаться на вертикальных поверхностях, и, по-видимому, используются при планирующих прыжках.
Хвост австралийского сцинка Trachydosaurus rugosus – довольно крупной, около 30 см ящерицы – составляет не более 1/5 общей длины. При этом он толстый, почти как туловище, и совсем не сужается, а просто закруглен на конце. Покрытый крупными чешуями-бугорками, такой хвост похож на сосновую шишку. Короткие толстые шипастые хвосты отличают и необычных ящериц-шипохвостов (Uromastyx ), живущих в пустынях Африки и Азии. Эти ящерицы используют свои хвосты для защиты от змей. Спрятавшись в норе, шипохвост выставляет наружу защищенный шипами хвост, движения которого не подпускают змею ни к телу ящерицы, ни к ее норе. Такая особенность поведения шипохвостов используется аборигенами, ценящими гастрономические достоинства этих крупных ящериц. Охотник водит палочкой по сухой траве у входа в нору, шипохвост «думает», что это приползла змея, и немедленно выставляет из норы вибрирующий хвост, за который его и вытаскивают. Иногда, правда, хвост обрывается, но и его употребляют в пищу.
Многие люди при разговорах о здоровье начинают сожалеть, что мол, от многих вещей нужно отказаться или существенно ограничить, а они так к ним так привыкли. Безусловно, себя приятно жалеть, но правда в том, что усидеть на двух стульях невозможно. В трудных ситуациях выбор практически никогда не бывает приятным, безопасным и выгодным. Поэтому сегодня я хочу рассказать про принцип хвоста ящерицы о неизбежности болезненных потерь для сохранения ключевых ресурсов в условиях опасности, стресса и вынужденных обстоятельств. Инстинкт самосохранения заставляет нас избегать риск, а инстинкты выживания помогает идти на риск. Как найти баланс?
| Принцип хвоста ящерицы. |
Конфликт инстинктов: самосохранение сильнее разума.
В неоднозначной стрессовой ситуации часто возникает конфликт между двумя базовыми инстинктами: выживания и самосохранения. Инстинкт самосохранения – это особая форма поведения, направлена на защиту собственной жизни и здоровья.
Инстинкт самосохранения
— это врожденная форма
поведения живых существ в случае возникновения опасности,
действия по спасению себя от этой опасности. Реализации этого инстинкта служат
такие чувства, как боль и страх. Боль ощущается обычно как аномальное
состояние организма, которое необходимо каким-либо образом устранить. Страх
заставляет живое существо искать убежища. Животные прячутся и убегают, а человек пытается оградится от
источника стресса.
Но что, если это сделать невозможно? Невозможно убежать и
спрятаться от стрессора, продолжающего приносить ущерб? Многие люди прибегают к
разным механизмам психических защит, пытаясь смириться с текущей позицией.
Оправдывают они это тем, что «худой мир лучше доброй войны», пытаются сохранить
то, что у них есть любой ценой. Но неприятная правда в том, что такая стратегия
не сработает в действительно серьезной
ситуации.
Инстинкт самосохранения заставляет нас избегать рисков.
Инстинкт заставляет нас вжаться и не отпускать то, что есть у нас ни под каким предлогом. Это как организм, который блокирует жиросжигание при стрессе)). Выглядит разумно, но в действительности мы похожи на обезьян, попавшихся на банан в такой ситуации. Вот каким способом в Индии и Южной Африке ловят обезьян. К дереву привязывают банку с узким горлом. В банку кладут банан. Проходящая мимо обезьяна видит банан и, засунув лапу в банку, хватает его в широком пространстве банки.
Теперь обезьяна пытается вытащить банан из банки, но это ей не удается, потому что узкое горло не выпускает лапу, сжимающую банан. Обезьяна видит, как к ней приближается ловец, хочет убежать, но не может, потому что ей никак не вытащить лапу из банки, которая привязана к дереву. Хотя знакомство с ловчим ей явно не доставит удовольствия, а причинами ее неприятностей безусловно являются банан и банка, она ни за что не хочет расстаться с бананом, что позволило бы ей извлечь лапу из банки. Она буквально привязана к банану, который из потенциального источника удовольствия превратился в источник страданий. Мы похожи на такую обезьяну. В нашей жизни масса «бананов», к которым мы привыкли или стремимся, и, хотя они доставляют нам страдания, мы никак не можем с ними расстаться. Некоторые из них — всевозможные привычки, например, сигареты, кофе, транквилизаторы, алкоголь, фантазии, иллюзии или другие ценности. Сами по себе эти вещи отнюдь не плохи, но в некоторых случаях они могут наносить вред нашему здоровью или счастью. И мы, понимая это, тем не менее, не можем от них избавиться, потому что привыкли к ним и считаем «частью себя».
Инстинкт выживания и риск.
Инстинкт выживания – это жизненный импульс, который прямо связан со страхом смерти. Смерть в данном случае означает все, что представляет опасность, что нас заставляет почувствовать свою слабость, ощущения, которые провоцирует кризис и на которые мы отвечаем этим импульсом либидо, что эволюционисты называли бы чувством выживания. Инстинкт выживания позволяет преодолеть инстинкт самосохранения в тех случаях, когда прятаться или избегать стрессор становится невыгодно. С точки зрения выживания, выгоднее рискнуть. Особенностью инстинкта рискового поведения является то, что он проявляется снижением инстинкта самосохранения, т.к. толкает индивидуума на опасное поведение, которое может привести его к ранению или даже к гибели. На рисковое поведение также оказывают влияние культура и социальные условия. Человек всегда существовал в ситуации необходимости проявления рискового поведения, т.е. принятия решения, последствия которого неопределенны и часто негативны или даже смертельно опасны. Угроза хищников, природных факторов, войн создавали почти постоянную ситуацию риска. Склонность к риску представляет собой довольно устойчивую характеристику индивида и связана с такими личностными чертами, как импульсивность, независимость, стремление к успеху, склонность к доминированию.
Отбрасывая нужное для выживания.
Классический биологический пример можно привести по механизму действия лептина. Этот гормон регулирует обмен веществ и помогал нашим предкам выжить в тяжелых условиях недостатка калорий. К сожалению, современная теория подсчета калорий не учитывает этот механизм. Как же удавалось выживать заключенным в концентрационных лагерях, получавшим от 700 до 800 калорий в день? Если теория подсчета калорий верна, то, согласно ей, они должны были бы умереть, использован все свои резервы отложенного жира, то есть спустя несколько месяцев.
Допустим, что при каждодневной потребности в 2500 калориях человек в течение длительного времени потребляет именно такое количество калорий. Если внезапно это число калорий уменьшается до 2000, то организм начинает компенсировать недостающее количество за счет резервного жира, и, соответственно, происходит потеря веса. С другой стороны, если поступление калорий установилось на уровне 2000 после ранее поступавших 2500, то организм под действием инстинкта выживания быстро приспособится именно к такому уровню калорий. И тогда потеря веса прекратится. Но организм очень умный. Инстинкт выживания побудит его к еще большей осторожности, и эта осторожность будет направлена на создание резервов. Если ему продолжают давать только 2000 калорий, — ну что ж, хорошо! Он снизит свои энергетические потребности до 1700 калорий, например, а разницу в 300 калорий отложит про запас в виде висцерального жира. И здесь происходит парадоксальная вещь: хотя человек меньше ест (и его организм, соответственно, получает меньше калорий), он начинает потихоньку поправляться, откладывая жир в печени и в брыжейке.
В этих случаях организм переходит в режим дефицита, чтобы замедлить расходование энергии и пережить трудные времена. Известно, что многие животные могут и вовсе впадать в спячку. Режим дефицита - это приспособление к голодным временам. Организм в режиме дефицита старается всеми способами замедлить расходование калорий. Это и прекращение сжиросжигания, замедление физической активности, снижение мотивации и работоспособности, подавление половой и репродуктивной функции. Это выключение щитовидной железы и яичников. Режим дефицита - это активизация пищевого поведения на поиск высококалорийной пищи, отключение насыщения и максимальный набор жира. В условиях стресса лептин помогает нам выжить, отключая то, что без чего можно обойтись: иммунитет, половая система, костная система, переводя организм в режим дефицита. А вот на сердечно-сосудистой системе лептин не экономит и это понятно: прекращение ее энергоснабжения приведет к смерти.
Лептин и принцип ящерицы.
Гормон лептин учит нас простой мудрости: нужно уметь жертвовать, чтобы выжить. Неготовность жертвовать важным не даст вам возможности выиграть в сложных ситуациях. Мы должны быть готовыми пожертвовать своим максимализмом (все или ничего) для собственного спасения. Давайте брать пример с ящерицы. Она без колебаний оставляет свой хвост в зубах хищника или в наших руках, зато сама спасается. Критически важно – научиться делать выбор.
Любая стрессовая ситуация предполагает минимум два выхода: худший – оставить все, как есть, и ждать худшего, лучший – пожертвовав относительно малым, сохранить себя, свое здоровье и победить. \При неадекватных личных границах применять принцип хвоста ящерицы проблематично. Почему? Если вы считаете, что нечто – это неотъемлемая часть вашей личности, то вы не сможете пожертвовать этим. А многие люди имеют чрезвычайно раздутые личные границы, которые делают их весьма неповоротливыми.
Это принцип ящерицы: отдать важное, чтобы сохранить главное. Принцип ящерицы — это хвост (часть тела) в обмен на жизнь . Сохранить жизненно важное, незаменимое от заменимого, не нужного для выживания. Для правильного понимания этой метафоры напомню, что сбросить хвост для ящерицы не так-то просто. Поэтому перед этим она оценивает, насколько велика угроза для ее жизни. Процесс отбрасывания хвоста полностью регулируется мозгом, а не является рефлексом.
Как это происходит?
Хвост ящерицы представляет собой позвоночник из нескольких зон, соединенных между собой хрящами, связками и мышцами. Каждая зона может разрываться. При возникновении угрозы мышцы и связки в ближайшей зоне сокращаются, разрываются, и хвост отделяется. Оторванный хвост продолжает сокращаться и двигаться, отвлекая тем самым на себя внимание,. А его бывшая хозяйка в это время убегает от опасности.
Когда у ящерицы отрастает новый хвост, позвонки в месте отрыва не восстанавливаются, на их месте образуются хрящи. Поэтому с каждым разом отрыв происходит все выше и выше. Хвост у небольших ящериц отрастает примерно за месяц. У более крупных этот процесс требует до одного года.
Ящерица без хвоста уже не такая юркая и быстрая, она может потерять способность к размножению, плохо бегает и лазает из-за отсутствия «руля». Водяные ящерицы больше не могут плавать и вынуждены менять свой образ жизни. Но главное - у многих ящериц хвост служит для накапливания жира и питательных веществ, а значит, вся энергия у них сосредоточена в хвосте. Поэтому после его отрыва животное может умереть от истощения. Поэтому часто спасенная ящерица старается отыскивает свой хвост и съесть его, чтобы восстановить утраченные силы.
Заключение.
Спросите себя, насколько вы хотите выжить? Вспомните свободолюбивых хищников, которые отгрызают себе ногу, попав в капкан. Я вспоминаю эпизод из одного фильма, где провинившемуся мафиози главарь предлагает выбор: отгрызть зубами себе палец или его застрелят. Провинившийся не смог и был убит. А вы бы смогли?