Сибирский углозуб. Изобрел криосон раньше всех фантастов
Всем привет, мальчишечки и девчоночки! Если вы думали, что видели странные творения природы, то этот товарищ - ходячий баг в прошивке этого мира. Крошечный дракончик, который забил на законы физики, химии и здравого смысла. Если я вас ещё не заинтересовал, то он ещё и просто прикольный. Ну, давайте не будем тянуть и перейдем к деталям.
Сибирский углозуб (лат. Salamandrella keyserlingii) - хвостатое земноводное из семейства углозубов (Hynobiidae). Не тритон, не ящерица, не геккон, а именно углозуб. Маленький, скользкий, похож на веточку с глазками, но именно он - абсолютный чемпион по выживанию среди всех наземных позвоночных.
Эволюционно эти ребята застряли где-то между "уже не рыба, еще не ящерица". Отряд хвостатые земноводный, подотряд Cryptobranchoidea - примитивные саламандры. Их предки видели динозавров, пережили мел-палеогеновое вымирание и, судя по всему, не особо напрягались. В то время как жизнь выходила на сушу, училась бегать, летать и пользоваться айфоном, предок сибирского углозуба просто включил режим энергосбережение и сохранил кучу архаичных черт: наружные жабры у личинок (да, их принято называть именно так), слабые легкие, кожное дыхание, двояковогнутые позвонки, как у рыб. Подход к развитию из разряда "не чини то, что можно заставить работать с костылями" возведен в абсолют.
Это самый северный вид амфибий на планете. Его ареал - это гигантский кусок Евразии: от Архангельской области и Урала до Чукотки, Камчатки, Сахалина, Курил, а также Монголия, Китай и Корея. Он живет в тайге, лесотундре и даже за полярным кругом, в зоне вечной мерзлоты. Ему норм. Он селится в заболоченных лесах, поймах рек, но ключевое - ему нужны мелкие стоячие водоемы для размножения, а зимовать он уходит в трухлявые пни, мох, трещины в почве и под кору.
Необычная анатомия
Начнем с базы, так сказать. Обща длина тела вместе с хвостом может достигать 17см, что явно не делает нашего друга гигантом. Тело вальковатое, червеобразное, слегка сжатое с боков к хвосту. Кожа голая, влажная, покрыта слизью. Под кожей - слой лимфатических лакун, работает как гидробуфер и резервуар для криопротекторов. Мышцы сегментированы, видны миомеры, почти как у рыбы. Спина может быть бурой, бронзово-коричневой, оливковой или сероватой, часто с тёмными пятнами. Вдоль спины проходит широкая светлая продольная полоса с металлическим отливом. Брюхо обычно серое.
Голова маленькая, приплюснутая. Глаза навыкате, лягушачьи, с черной горизонтальной щелью зрачка, веки подвижные. Ноздри парные, ведут в обонятельные мешки. Ушных отверстий и барабанной перепонки нет - слух редуцирован, воспринимает только низкочастотные колебания через нижнюю челюсть. Рот широкий, по углам губ - кожные складки. Зубы на верхней и нижней челюстях мелкие, острые, загнуты назад: нужны не чтобы жевать, а чтобы удерживать скользкую добычу. Есть сошниковые зубы на нёбе двумя V-образными рядами - это важный систематический признак углозубов. В составе нижней челюсти сохраняется угловая кость (os angulare). Язык широкий, малоподвижный, примитивный.
Четыре пальца на передних лапах, четыре на задних. Это ключевое, ведь у большинства наших тритонов на задних лапах пять пальцев, у углозуба - четыре. Встречаются аномалии с тремя или пятью пальцами, которые раннее принимали за отдельный вид, но потом поняли, что наш новый друг, просто не может держать свои гены под контролем, и что-то у него там сбоит. Лапки короткие, слабые, похожи на растопыренные спички. По суше он на них еле ходит, больше помогает телом. Между пальцами перепонок нет.
Хвост сжат с боков, как весло, но у самцов в брачный период он становится выше за счет кожной оторочки и уплощен. Служит движителем в воде и жировым депо. Легко отбрасывается и регенерирует, хотя отрастает кривовато и бесхребетно - хрящевая трубка вместо позвонков.
Легкие слабо развиты, дыхание на 70-80% кожное, плюс слизистая ротоглотки. Сердце трехкамерное, с неполной перегородкой в желудочке. Мозг крошечный, обонятельные доли развиты лучше всего - он буквально нюхает мир. У него неплохое зрение, что позволяет замечать и неподвижную добычу.
Кожа углозуба богата слизистыми и зернистыми железами. Слизь нужна не только для защиты от микробов, но и - внимание - для регулировки кристаллизации льда, но об этом позже. На спинке имеются ядовитые железы, выделяющие слабый нейротоксин: для мелких хищников горько и противно, для человека - максимум раздражение слизистых, если облизать, но вы же не будете облизывать углозуба? Или будете?) Строение кожи меняется в зависимости от фазы сезонного цикла: водная или наземная. У особей водного морфотипа отсутствует роговой слой эпидермиса, слизистые железы опустошены, а подкожная соединительная ткань гипертрофирована. У наземного морфотипа секрет слизистых желёз находится в гландулоцитах, а подкожная соединительная ткань развита нормально. Эпидермис многослойный, включает ороговевающий, промежуточный и ростковый слои. Кориум также состоит из нескольких слоёв с различной ориентацией коллагеновых волокон.
У личинок хорошо развиты наружные перистые жабры, есть плавниковая складка и балансеры. На передних конечностях между пальцами в трёхпалой стадии появляется длинная веслообразная кожная лопасть, которая в дальнейшем исчезает.
Жизнь и питание
Активность строго по графику: сумерки и ночь. Днем наш приятель прячется под валежником, во мху, в сырых ямах. Температура тела равна температуре среды. Если холодно - он холодный и вялый, а если +10°C - он уже бодрый, а вот выше +25°C для него смертельно опасный перегрев. Движения медленные, пластичные, ползает скорее как червяк с лапками. При опасности выделяет кожную слизь и замирает. Главная суперспособность углозуба - полный анабиоз при замерзании, но об этом позже.
Питание наших друзей можно разбить на два жизненных этапа, поскольку и образ жизни и меню в них сильно разнятся.
Личинки начинают жизнь с питания мелкими ракообразными: дафниями, циклопами, остракодами. По мере роста их меню расширяется: они начинают охотиться на улиток, двустворчатых моллюсков, личинок насекомых и даже на водных жуков. В некоторых водоёмах Дальнего Востока их основной добычей становятся бокоплавы.
Интересно, что личинки проявляют избирательность: они предпочитают добычу с определённым характером движения, размером и пространственной доступностью. Например, более подвижные захватываются реже, а объекты червеобразной формы замечаются и схватываются с большого расстояния.
В период метаморфоза интенсивность питания снижается, а после выхода на сушу личинки переходят на добычу сухопутных беспозвоночных.
Взрослые углозубы охотятся преимущественно на суше, но могут добывать пищу и в воде. Их рацион включает дождевых червей, и это их самое любимое лакомство, кстати. Кроме червей, взрослые особи с удовольствием лопают моллюсков, мелких паукообразных, насекомых, в том числе личинок. Иногда в меню попадают и более экзотические блюда: икра других земноводных или мелкие рыбы.
В воде спектр питания взрослых углозубов более узок: они охотятся преимущественно на брюхоногих моллюсков, дафний, личинок хирономид и некоторых жуков.
А ещё наши новые друзья не брезгуют каннибализмом. В голодный год они с удовольствием трескают своих более мелких, и менее удачливых сородичей.
Таким образом, рацион углозуба - это гибкий набор беспозвоночных, который меняется с возрастом и зависит от доступности той или иной добычи в конкретном биотопе.
Откуда берутся новые?
Весной, как только первые лужи освобождаются ото льда, когда температура воды составляет от +4 до +8°C, углозубы выползают из своих зимних укрытий и топают к мелким стоячим водоемам. Ритуал прост: самец обхватывает самку за туловище передними лапами, и они плавают парой. Собственно копуляции нет, оплодотворение наружное. Самец откладывает сперматофор - студенистый мешочек со спермой, на веточки, самка захватывает его клоакой. Через несколько часов самка выметывает два икряных мешка: длинные, спирально закрученные студенистые колбаски, внутри которых 30-100 икринок. Мешки крепятся к корягам или траве. Всё, родительский долг исполнен, взрослые уходят обратно в лес. Личинки вылупляются через 2-4 недели. Метаморфоз длится 1.5-2.5 месяца, после чего молодые углозубы теряют жабры и выходят на сушу длиной около 2-3 см. Кстати, живут углозубы довольно долго для таких малявок: от 15 до 23 лет, чем не могут похвастаться многие млекопитающие.
Спящий в мерзлоте
Вот ради чего мы собрались - уникальная выживаемость. Ребята, это не баг, а фича, которую не могут воспроизвести ни в одной криолаборатории мира.
Осенью углозуб забирается в трухлявый пень, мох, торф, под кору, не важно. Постепенно температура падает ниже нуля. Что происходит с обычной амфибией, да и любым другим животным? Кристаллики льда протыкают клетки, расширяющаяся вода разрывает ткани, белки денатурируют и наступает смерть. Углозуб в этом не участвует. Как и почему?
Иглозуб врубает синтез криопротекторов. Печень начинает выбрасывать в кровь лошадиные дозы глицерина, а также глюкозы, трегалозы и мочевины. Концентрация глицерина в тканях достигает 15-25% от массы. Этот коктейль работает как биологический антифриз: снижает точку замерзания и предотвращает образование крупных кристаллов льда внутри клеток.
Начинается активная дегидратация клеток. Вода вытягивается из клеток в межклеточное пространство, где и замерзает, не повреждая жизненно важные структуры. Углозуб теряет до 40-50% общей воды тела, сморщивается и превращается в холодный сухофрукт. Кровь не течет, сердце стоит, дыхание отсутствует. Мозг не проявляет признаков активности. Полный анабиоз.
Феномен Шмидта-Берга. В 1972 году (по другим данным - в 1950-х) в Магаданской области, в шахте на глубине 11 метров, в линзе вечной мерзлоты был найден кусок льда с вмерзшим углозубом. Ледник датировался возрастом около 90-100 лет. Экспедиция извлекла ледяной керн. Когда лед растаял, углозуб пошевелился, потом ожил, активно двигался, пил воду и прожил еще несколько месяцев в лаборатории, пока, по легенде, его что-то не сгубило. И это задокументировано. Позже радиоуглеродный анализ подтвердил возраст грунта - около 90 лет. Если кто не понял, то наш углозубчик провел в состоянии ледышки девяносто лет.
Лабораторные тесты показали, что углозуб выживает при длительном промораживании до -35°C, кратковременно до -55°C. Секрет в контролируемой нуклеации льда: белки в плазме запускают формирование микрокристаллов строго вне клеток. При оттаивании метаболизм запускается по частям: сначала сердце, потом мозг, потом печень. Полное восстановление занимает от нескольких часов до суток. А ещё есть данные, что замороженные особи лучше переносят гамма-излучение, но это тема для диссертации. Суть в том, что этот парень потенциально может пережить ядерную зиму.
Внимательные ребята спросят меня: "Виктор, а ты же говорил про всякие ядовитые слизи, а они могут убить человека?". Не знаю, почему всем так важно это знать, но я отвечу, что для человека опасности - ноль целых хрен десятых. Яд кожных выделений вызывает легкое жжение, если тереть глаза после того, как подержал углозуба. Помимо этого живность не кусается и агрессии не проявляет. При взятии в руки может замереть или выделить липкую слизь.
Для науки этот вид опасен тем, что сводит с ума криобиологов, которые пытаются понять, как обратимо запускать жизнь после полной остановки. Пока биохакеры-человеки только мечтают о криосне, маленький сибирский червячок делает это каждую зиму без всяких сложностей.
Закругляемся
В сухом остатке мы получаем, что Сибирский углозуб - это не просто амфибия, а живое доказательство того, что природа может создать такое, до чего человеку не дорасти, может быть даже никогда. Надеюсь, что вам было интересно почитать про этого выживальщика во льдах, и вы узнали для себя что-то новое ещё об одном обитателе нашей с вами планеты.
Всем спасибо, все свободны!