В мифологии ацтеков легенда о пяти солнцах является мифом о сотворении нашего мира. Рассвет пятого солнца положил начало эре, в которой были созданы люди, и это эпоха, в которой мы живем сейчас. Согласно мифу, это солнце было создано богами.
Сами боги были первыми, кого приносили в жертву солнцу, установив традицию человеческих жертвоприношений, которой позже последовали ацтеки. Однако бог Шолотль не хотел, чтобы его приносили в жертву.
Чтобы избежать обнаружения, он принял другие формы. Сначала кукуруза, затем агава и, наконец, водное чудовище аксолотль. Когда его нашли, его брат Кетцалькоатль сохранил ему жизнь, но изгнал его, чтобы он жил вечно во тьме как аксолотль. Сегодня считается, что это водное чудовище всё еще хранит в себе дух бога.
Аксолотли — это вид саламандр, встречающийся только в районе озера Сочимилько, недалеко от Мехико, недалеко от древней столицы ацтеков Теночтитлана. И помимо духовных связей, аксолотли не похожи ни на одну другую саламандру. Они постоянно живут в воде и фактически постоянно живут в своей ювенильной форме: никогда не превращаясь во взрослую особь, вечные головастики.
Помимо своей способности противостоять старению, аксолотль может регенерировать практически любую часть своего тела, включая отсутствующие конечности, хвосты, органы, части глаз и даже части мозга. На протяжении сотен лет аксолотль играл центральную роль в нашем понимании того, как развиваются и функционируют наши собственные органы, а его уникальная физиология дает ответы на многие из наших самых актуальных биологических вопросов.
И теперь мы надеемся взломать код его регенерирующих сверхспособностей, чтобы однажды получить возможность использовать их для себя. Но поскольку от его естественной среды обитания осталось всего несколько сотен километров водных путей, аксолотль находится на грани полного уничтожения в дикой природе, и время, чтобы раскрыть эти тайны, истекает.
Почему аксолотль так отличается от всех остальных позвоночных?
Аксолотли являются представителями комплекса видов тигровых саламандр и эволюционировали относительно недавно по сравнению с другими видами саламандр в регионе. Они вырастают до 23 см в длину и бывают разных цветов. И в отличие от почти всех других саламандр, они неотеничны, то есть сохраняют юношеские характеристики и во взрослой жизни.
Они никогда не претерпевают метаморфоз. Для них это означает, что они остаются водными и никогда не выходят на сушу. У них сохраняются внешние перистые жабры и хвостовые плавники, подвижные веки отсутствуют. Когда их впервые отправили из Мексики выдающемуся французскому зоологу Огюсту Дюмерилю в 1860-х годах, он был уверен, что аксолотли — это личинки неизвестного типа саламандры.
Так продолжалось до тех пор, пока шесть месяцев спустя его особи неожиданно не размножились. А поскольку взрослая стадия животных определяется половой зрелостью, эти воспроизводящиеся аксолотли должны были быть взрослыми особями. То, насколько странным является аксолотль, только начинало проявляться.
В целом сохранение юношеских черт кажется милой, но странной вещью, происходящей в природе. На первый взгляд это похоже на целый вид, у которого навсегда замедлился рост. Но хотя аксолотли — одни из немногих саламандр, которые остаются в своей юной форме, иногда можно встретить и других саламандр этого региона, делающих то же самое: некоторые особи остаются в воде всю свою жизнь.
Сначала натуралисты не знали, что делать с этим явлением, но изучение того, где жили эти саламандры, начало давать ключ к пониманию того, почему это может быть выбрано в природе. Все мексиканские озера, где они встречаются, имеют несколько общих черт.
Во-первых, все они представляют собой крупные, относительно постоянные водоемы. По крайней мере, так было до вмешательства человека.
Во-вторых, озера окружены пустыней и во многих случаях являются единственным постоянным водоемом в регионе.
И в-третьих, во всех этих озерах исторически не было крупной хищной рыбы.
Саламандрам в этих озерах иногда или всегда не удается достичь взрослой жизни, потому что эти озера являются единственной подходящей средой обитания среди суровой и сухой земной среды. Саламандры обычно метаморфизируются, чтобы использовать как воду, так и землю, но только если земля несколько влажная. Но оставаться в воде навсегда — это стратегия, которая работает только в том случае, если под поверхностью не скрываются крупные хищники.
Наряду с определенными требованиями к pH, температуре и высоте. Эти мексиканские озера полностью отвечают всем требованиям, давая саламандрам уникальную способность процветать там. Некоторое время считалось, что аксолотлю абсолютно не удается претерпеть метаморфозу, что его неотения является постоянной чертой его биологии.
Трансформация аксолотля
Хотя в большинстве случаев это может быть и правдой, это не всегда так. Французский зоолог Дюмериль в 1865 году узнал этот факт, когда образцы аксолотлей преподнесли ему еще больший сюрприз.
К его шоку, некоторые особи, находившиеся под его опекой, превратились во взрослую наземную форму. Они выглядели как тигровые саламандры, но достаточно отличались друг от друга, чтобы их по-прежнему считали отдельным уникальным видом. Дюмериль всю оставшуюся жизнь искал объяснение того, почему эти аксолотли трансформировались, но умер, так и не получив ответа.
Но в начале 1900-х годов трансформация аксолотля снова вышла на передний план исследовательских интересов. В это время исследователи сосредоточили свое внимание на ткани щитовидной железы как на механизме метаморфоза амфибий, и аксолотль был наиболее подходящим животным, чтобы наглядно продемонстрировать его эффект. Когда аксолотлей кормили тканью щитовидной железы домашнего скота, аксолотли метаморфизировались.
Выяснилось, что они теряют внешние жабры, сбрасывают личиночную кожу и выходят на сушу. По сути, ткань щитовидной железы — это настоящий лунный камень для аксолотля. В других случаях аксолотли могут трансформироваться, когда их заставляют дышать воздухом, но это вызывает у животного стресс и занимает гораздо больше времени. Однако, возможно, именно поэтому некоторые из них в неволе неожиданно претерпели метаморфозы.
Открытие трансформирующих аксолотлей сыграло центральную роль на пути к нашему пониманию гормонов щитовидной железы, таких как тироксин, который был впервые выделен в 1915 году и синтезирован в 1926 году. Это положило начало огромному вкладу аксолотлей в медицинские исследования.
Все организмы обладают определенным уровнем регенеративных способностей. Для некоторых животных регенерация — всего лишь часть жизни. Плоские черви и гидры могут регенерировать все свое тело, даже из крошечного кусочка своего первоначального «я». Морские звезды, осьминоги и даже крабы могут потерять руку и без особых проблем отрастить ее снова.
Но у всех этих животных есть что-то общее. Они все беспозвоночные. У позвоночных, подобных нам, регенерация в значительной степени ограничивается отрастанием кожи или рубцовой ткани над раной. За исключением печени, мы не можем вырастить заново ни наши органы, ни конечности. Фактически, почти ни одно позвоночное животное не может регенерировать намного дальше, чем мы.
Регенеративные способности и способы их изучения
То есть, кроме аксолотля и других представителей отряда саламандр. Единственные другие позвоночные животные, которые могут отращивать конечности, — это лягушки, но лягушки теряют эту способность, как только полностью превращаются во взрослую форму. Аксолотль сохраняет способность к регенерации на протяжении всей жизни.
Процесс восстановления конечности у аксолотля начинается с выживших клеток конечности. После того как конечность была отрезана или потеряна, сгусток крови быстро останавливает кровотечение в месте пореза, и область ампутации покрывает слой клеток. Эта часть не так уж отличается от того, как мы лечим. Затем, в течение следующих нескольких дней, клетки под эпидермисом начинают быстро делиться, образуя конусообразную структуру, известную как бластема, также называемая зародышем регенерации.
Бластома – это то, что является ключом к регенерации. Именно здесь обычные костные, хрящевые или мышечные клетки дедифференцируются, то есть теряют свою идентичность и снова превращаются в стволовые клетки. Медленно они начинают реформировать кости, кожу и вены, подобно тому, как это делают стволовые клетки, когда животное впервые развивается в яйце.
Поскольку клетки бластемы продолжают делиться, нервы и кровеносные сосуды соединяют ее с остальным телом. Конечность со временем полностью отрастает и становится точной копией утраченной конечности. И хотя полная регенерация конечностей впечатляет, аксолотли также способны на то, что кажется совершенно невозможным, — восстановление частей своего мозга. У млекопитающих, подобных нам, и, фактически, у большинства позвоночных,
Нейроны обычно растут только на эмбриональной стадии. Любой нейрогенез, происходящий во взрослом возрасте, весьма ограничен. Если мозг поврежден во взрослом возрасте, он обычно не может регенерировать новые нейроны, кровеносные сосуды или ткани. Однако почему-то для аксолотля это не проблема. Дедифференцируя стволовые клетки, они могут добавлять новые нейроны на протяжении всей своей жизни и регенерировать спинной мозг и части головного мозга после травмы.
Саламандры — единственные четвероногие позвоночные, которые могут превращать обычные клетки обратно в стволовые, позволяя им перестраиваться в новую ткань. Это может показаться сверхспособностью, но на самом деле у аксолотля нет специальных генов регенерации, способных делать это. Они просто регулируют свои гены иначе, чем другие животные.
Этот факт дает ученым надежду на то, что эта способность все еще заперта внутри нас. Способность, которая, если ее разблокировать, может принести большую пользу людям, страдающим от отказа определенных органов, ампутации конечности или серьезных ожогов.
Хотя мы до сих пор не знаем точных механизмов, которые позволяют аксолотлю дедифференцировать клетки, начинают раскрываться некоторые ключевые компоненты, многие из которых напоминают клетки и молекулы, которые уже работают в нашем организме.
Один из способов узнать, какие молекулы и клетки необходимы аксолотлю для регенерации, — это искать молекулярные изменения, которые заставляют аксолотля терять свою регенеративную способность. Например, известно, что макрофаги играют решающую роль при воспалении в ответ на травму у многих животных и ранее были связаны с регенерацией.
Итак, исследователи обнаружили, что введение препарата, который уничтожает макрофаги в конечности аксолотля перед ампутацией, приводит к образованию рубцовой ткани вместо регенерации. Это показывает, что макрофаги, тип клеток, которые у нас есть, являются важным компонентом регенерации. Исследователи также обнаружили, что белок, называемый трансформирующим фактором роста бета, играет ключевую роль в регенерации аксолотлей.
Молекула, которая также важна для предотвращения рубцовой ткани у поврежденных человеческих эмбрионов в первом триместре. Кроме того, исследователи также обнаружили, что и мыши, и люди могут регенерировать частично ампутированный палец руки или ноги, хотя люди теряют эту способность с возрастом.
Исследователи полагают, что это связано с типом стволовых клеток, которые находятся под ногтем и обычно помогают ногтям постоянно расти. Теперь они думают, что эти клетки также могут быть остатками того времени, когда наши способности к регенерации были сильнее.
Повторный рост пальцев изученных мышей зависит от двух определенных типов белков, называемых белками WNT и FGF2, и определенных сигнальных путей. Белки и пути, по-видимому, такие же, как у саламандр во время регенерации.
Все это говорит о том, что мы можем частично сохранить те же способности к регенерации, что и аксолотль. Способности, которые однажды могут быть пробуждены. По этой причине аксолотль является одним из самых невероятных и важных исследовательских животных в науке.
Этот вид также стал любимым домашним животным в пресноводных аквариумах по всему миру. И все же им грозит почти полное уничтожение в дикой природе. История сохранения аксолотля уникальна, и если мы не будем осторожны, мы рискуем потерять одно из самых невероятных существ на Земле. Дикий аксолотль балансирует на грани исчезновения.
За последние несколько десятилетий популяция вида экспоненциально сократилась.
Исследование 1998 года показало, что на квадратный километр в их среде обитания проживает около 6000 особей. В 2015 году на квадратный километр было обнаружено всего 35 особей.
Было предсказано, что они вымрут в дикой природе в 2020 году, хотя они избежали этой участи. Никто точно не знает, сколько их осталось сейчас, но цифры ужасающие. Сегодня аксолотль в природе встречается только в одном месте.
Озеро Сочимилько. Но современная версия этого озера больше похожа на серию небольших каналов. Это призрак того, чем он был раньше, и он составляет лишь 2% первоначальной массивной системы водно-болотных угодий. Несколько столетий назад на этой территории было несколько великих озер, которые были домом для многих мезоамериканских культур, включая Теотиуакано, Тольтеков, а позже и Ацтеков.
Во время испанского завоевания в 1519 году размеры этих озер покрывали большую часть современного Мехико. Из-за естественного мелководья и пресноводных источников на юге озеро Сочимилько было центром сельского хозяйства чинампа за столетия до прибытия испанцев. Эти искусственные острова создали обширную сеть каналов. Древние города здесь чем-то напоминали Венецию
