Problemy krwiopijców: jak to jest być wampirem?

Jennifer Заспел nie może wyjaśnić, dlaczego zdecydowała się włożyć kciuk do fiolki z zjedzony przez mole. Po prostu ochotę. Ona łapała motyle w июльскую noc na Dalekim Wschodzie, w Rosji i złapała калиптру (Calyptra), z brązowymi wiruje na skrzydłach, przypominające suszone liście, w plastikowej instalację butelkę. Z 17 gatunków tropikalnych калиптры osiem byli wampirami. Samce czasami odbiegają od swojej owocowej, вонзая swoje mocne ротовые szczęki do ssaków, takich jak bydło, tapiry, a nawet słonie i ludzie, aby skosztować świeżej krwi.

Ale Заспел uważała, że znajduje się poza terytorium, na którym mogła się spotkać z gatunkami wampirów. Złapała C. thalictri, szeroko znany w Szwajcarii, Francji i Japonii jako surowy плодожор.

Zanim zwijać butelkę z мотыльком, "ja po prostu tak byliśmy w niego kciuk, aby zobaczyć, co ona będzie robić", mówi Заспел. "Ona przebiła mój duży palec i zaczęła mi jeść".

Oto osiem wampirów. Заспел, entomolog z publicznego muzeum Milwaukee, nadal zaskoczona genetyka ćmy w dwóch rosyjskich miejscach, które odwiedziła w 2006 roku. Samce będą gryźć badacze za palec, jeśli im zaoferować, ale badania genetyczne pokazują, że te motylki znajdują się na liście przyjaznych gatunków. Przynajmniej powinny.

Trąba Calyptra thalictri pobiera krew z naukowca. Przez długi czas uważano, że ten motylek żywi się wyłącznie owocami, bo jego trąba jest lepiej przystosowany do przebijania śliwki, niż kciuka.

"Ja bym porównywał to z jadu pszczelego kąskiem", mówi Заспел. Dla dobra nauki, jeden z kolegów Заспел dobrowolnie dokumentuje doświadczenie, zauważając, że motylek jadł aż 20 minut. Takie kąski na pewno nie przechodzą niezauważone. Te motylki i inne wampiry ryzykują swoim życiem, gdy żywią się.

Перебиваться okresowe czerwonymi śniadaniami lub starają się przeżyć jednej tylko krwią znacznie bardziej skomplikowane, niż pokazują w filmach. Stosunkowo niewiele zwierząt prowadzą podobny styl życia: niektóre owady i inne stawonogi, niektóre małże, niektóre ryby, czasami ptaki i, oczywiście, trzy gatunki nietoperzy.

Krew — nie jest najłatwiejsza jedzenie. Zwierzę, zazwyczaj stara się wchłonąć jak najwięcej jedzenia na raz. Ale przy takich bohaterskich ilościach krew może być toksyczny. Przy tym jednej krwawej żywności nie wystarczy, ponieważ brakuje niektórych podstawowych składników odżywczych. Przy takim stylu życia grubego mają szczególną fizjologią. Nowoczesne narzędzia, genetyki i biologii molekularnej ujawniają ukrytą specjalizacji, niezbędne do zasilania krwi, a wraz z tym i okrutne praktyki, które czasem dochodzą do skrajności, jak przesyłania krwi od ćmy do мотыльку. Chociaż wiele z tych biologicznych adaptacji nigdy nie można porównać z siłą nieśmiertelnych wampirów, w pewnym sensie można je uznać za суперсилами.

Duży talerz

Aby zrozumieć ryzyko, na które idą prawdziwe wampiry, wyobraź sobie zwierzę, którego waga większej twojego 35 milionów razy. A teraz spróbuj go ugryźć. Na tyle mocno, aby poszła krew.

Oczywiście, to zwariuje. "Łatwo może zabić nośnik", mówi cząsteczkowego fizjolog owadów Pedro Oliveira z uniwersytetu Federalnego w Rio de Janeiro. Mnożnik w 35 milionów stosuje się do 2-миллиграммового komara, atakującego 70-kilogramowy człowiek.

Znajdź taki gigantyczny źródło krwi nie jest łatwe. "Jeśli udać się do lasu, między kręgowymi gospodarzami będą setki metrów odległości, a setki metrów będą jak kilometry dla nas", powiedział Oliveira. Następnie malutkiego wampira trzeba znaleźć kapilara, który można by nie mogła się ugryźć, zaledwie kilka milimetrów pod powierzchnią skóry. W przypadku z osobą nadaje się tylko około 10% skóry.

Profesjonalista w części skołowanie krwi, żuk Rhodnius prolixus, ma enzymy w jelitach, które tyrozyna w żywności od krystalizacji i nakłuwania tkanek.

Biorąc pod uwagę zagrożenia i trudności, z jakimi borykają się dawcy krwi "większość z nich starają się zminimalizować liczbę odwiedzin", powiedział Oliveira. Piją szybko i dużo piją. Młody żuk-bloodsucker, w stanie rozpowszechniać wyczerpujący choroba Chagasa, zaledwie kilka minut pije krwi w 10-krotność swojej masy ciała.

Przyciągaj do ludzkiej fizjologii? Zapomnij. Są ludzie, którzy celowo piją krew, a to inna historia, ale nawet małe ilości, jak na standardy wampirów — na przykład, krew, проглоченная w wyniku krwawienia z nosa, — mogą powodować rozstrój żołądka, czyli biegunkę, mówi Thomas Ganz z Medycznej szkoły Davida Геффена z uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Świeżą krew trudne do strawienia jelita człowieka, i bardzo mało wody z krwi są pobierane i wysyłane w nerki. Ganz porównuje krew z rozwiązań, które ludzie piją do czyszczenia układu pokarmowego, szybkiej i nieprzyjemne, dla colonoscopy.

Przy większych przyjęciach krwi w żywności składniki, które byłyby nieszkodliwe w dużych ilościach mogą być toksyczne. "Dawka określa trucizna", powiedział Oliveira.

Usuń z krwi wodę i uzyskaj w 90% składa się z białka substancja. Oliveira do czynienia z zagrożeniem tego białka, gdy badał genetyka jednego z amerykańskich chrząszczy Rhodnius prolixus w swoim laboratorium. Ten kropelkowata żuk, z klatką, сужающимся do głowy, ukrywa się w szczelinach w pomieszczeniu lub na zewnątrz. W nocy samce i samice chrząszcza szukają ludzi, ich zwierzęta lub innych ssaków, aby krew na kolację. Ten żukniezwykle skryty i, w przeciwieństwie do wampirów-ćmy, nie budzi swoją ofiarę podczas ukąszenia. W przeciwieństwie do komarów, komarów których przekazują patogenów poprzez ślinę, ten chrząszcz przekazuje pasożytów choroby Chagasa przez odchody, które pozostawia na nośniku.

Ze wszystkich aminokwasów znajdujących się w tej dużej porcji napoju, tylko dla tyrozyny jest ogromny masyw enzymów, gotowych go rozbić w żołądku chrząszcza, wykazały naukowcy w 2014 roku. Wyszukaj enzymów rozkładających tyrozyna w jelitach, to "trochę dziwne", powiedział Oliveira. U ssaków wątroba i nerki są jedynymi przedstawicielami z enzymów rozkładających tyrozyna. Ponownie, większość ssaków nie okupują grubego jednym tylko białko.

Kiedy naukowcy wyłączyli zdolności do zniszczenia tyrozyny żuk, albo genetycznym poprzez, albo chemicznie blokując enzymy, robale zginęły po obiedzie. O tym Oliveira i koledzy napisali w Current Biology w 2016 roku. Część martwych chrząszczy pokazała, że kryształy tyrozyny uszkodzili jelita i jego zawartość выплеснулось do jamy ciała. To odkrycie, naukowcy zauważyli, że pewnego dnia może dać cząsteczkowe biolożki własne lekarstwo, które będzie służyć do zabijania wampirów.

Кровососание u stawonogów rozwijało się niezależnie kilka razy (do 21), ale najczęściej wampirom należało rozwiązywać te same problemy z różnymi dziwactwami biochemii. Jednak problem detoksykacji tyrozyny może być problem, z którym wiele rodowody decydowali niezwykle podobny sposób, uważa Oliveira.

Pierwsze ciosy broni, wyłączających chemię ogólną, — to połączenie, hamowanie enzymu HPPD. Enzym przestaje podział tyrozyny, i to nie tylko u powyższych chrząszczy. Podczas testowania metody był bezpieczny dla gruczołów chrząszczy i мучнистых robaków.

We krwi

Tyrozyna to tylko jedna z substancji odżywczych, które stają się trujące dzięki objętości. W świecie rzeczywistym zdolność wampirów przeznaczyć odpady o wiele ważniejsze niż jakaś fikcyjna siła, która pozwala podnosić ciężarówki.

Nefrologa Jonas Аксельссон z Karolinska institute w Sztokholmie i jego koledzy uczą się czynności nerek u nietoperzy-wampirów w porównaniu z ich bratnimi gatunkami żyjącymi owoców lub nektarem. Dieta człowieka zazwyczaj zawiera od 50 do 120 gramów białka dziennie, ale jeśli jeść jak nietoperz-wampir, ludzki odpowiednik wyniosłyby 6000 gramów białka dziennie dla 70-kilogramowy ciała. Taka przedawkowanie białka oznacza, że te nietoperze mają stężenie białka w białkowo-metabolicznych produktach odpadów, takich jak mocznik, że natychmiast doprowadzi do niewydolności nerek u ludzi.

Ale myszy-wampiry w porządku. Ich nerki w tych samych rozmiarach, co i nerki innych nietoperzy. Myszy-wampiry odprowadzają więcej przestrzeni długim канальцам, które zajmują się реабсорбированием składników odżywczych z przygotowane moczu, zauważa.

Większość białka w krwi — hemoglobiny, железосодержащая cud-cząsteczka, która przenosi tlen w organizmie i pomaga позвоночным rosną duże i grube. Jednak szybkie trawienie takiej ilości hemoglobiny może zwolnić potencjalnie ядовитую dawkę żelaza w krwi. Zdrowy człowiek może uszczęśliwić swojego lekarza stężenie żelaza we krwi około 127 mikrogramów na 100 ml. Jednak stężenia 200 razy większa, wydaje się, że nie szkodzą миногообразным ryby w ich личиночном postaci. Larwy zabierają żelazo w trakcie jedzenia wszystkiego, co widzą. Kiedy morskie minoga (Petromyzon marinus) dojrzewają, mają pojawiają się bezlitośni szeregi zębów, którymi duży kij w tyłek dziewicy i wysysają krew z innych ryb. Stężenia żelaza w krwi spadają — do około 10-krotny poziom zdrowego dla człowieka treści.

Ale jeszcze bardziej przerażające jest to krwiopijne morskich миног zaznaczenia, które nie pozwalają krwi ofiary grudkowania

Najpierw minóg przykleja się do skóry, co przypomina "wilgotnej przyssawkę na twarzy", mówi specjalista миногам, biolog Margaret Docker z Uniwersytetu Manitoba w Winnipeg, Kanada. W ramach eksperymentu pozwoliła кровососущей srebrnej миноге (Ichthyomyzon unicuspis) gryźć jej kości policzkowych. Oni znajdują się w jeziorach i potokach Ameryki Północnej. Tylko połowa z 38 światowych gatunków миног wysysają krew.

Minoga dobrze chwytają ofiarę. Niektórzy nie отцепляются nawet podczas jazdy w górę wodospadów lub плотинам. Bardzo rzadko zdarza się, że ryba ma czasu zresetować миногу, zanim ta вцепится zębami w swoim języku lub jamy ustnej dysku i podkreśla swoje leki przeciwzakrzepowe.

Minoga mogli stać się pasożytów na samym początku historii kręgowców, a więc musieli przez długi czas rozwijać swoje вампирические skłonności. Niektóre okazy skamielin z okresu dewońskiego, którym 360 milionów lat, które pojawiły się na długo przed powstaniem dinozaurów, demonstrują oralny dysk z 14 równomiernie rozłożonych zębami na widok już gotowi ssać krew.

Badanie fizjologii nowoczesnych krwiopijców otrzymali potężne źródło nowych danych w 2013 roku, kiedy międzynarodowa grupa naukowców odcyfrowywał książkę z genetycznymi instrukcjami minoga morskiego. Docker ma nadzieję odkryć więcej żetonów z детоксикацией u миног, jak ponadtlenkowej, która zwiększa się wraz ze wzrostem stężenia żelaza w wątrobie u osób dorosłych миног. Na tym etapie komórki wątroby są podobne do ludzkich, gdy cierpią hemochromatozę. Jeszcze jeden powód uczyć prawdziwych wampirów, jeśli jest ich za mało, to okazja, aby odkryć nowe tajemnice chorób metabolicznychczłowieka.

Nie!

We krwi może być bardzo wiele pewnych rzeczy i bardzo mało innych. "Wampiry nie tak łatwo poradzić sobie z tym", mówi mikrobiolog Rita Rio z Uniwersytetu Zachodniej Wirginii w Morgantown.

Ona wyjaśnia, że w krwi za mało witamin B. Zwierząt są te substancje jako substancje odżywcze dla szerokiego zakresu podstawowych procesów ciała, takich jak regulacja genów, alarm komórek i podział aminokwasów. Przy tym zwierzęta nie mogą robić z własnych zapasów. Wszelkie muchy-wampiry Rio obchodzą ten problem bardzo chytrze.

"pokochałam muchy tse-tse, odkąd po raz pierwszy dowiedziała się o nich", mówi ona. Na południe od Sahary w Afryce u much "to naprawdę fajne biologia", mówi, i to nie jest ich zdolność do rozpowszechniania pasożytów, które pogrążają ludzi w śmiertelny sen.

Muchy tse-tse przypominają zwykłych grube domowe muchy, ale mocno się różnią. Zamiast natywnej insekt odkładać wiele małych jaj i mieć nadzieję, że ktoś z potomstwa szczęście, samica muchy tse-tse nosi jedno potomstwo. W nim pojawia się jedno jajko i w miarę wzrostu ciągnie wyżywienie z "mlecznych" gruczołów wewnątrz matki. Można zobaczyć, jak staje się ono coraz to żarłok i żarłok. Czasami matka daje potomstwo, które już jej wielkości. I wtedy u potomstwa do tego momentu będzie tylko кукольная etap, który oddziela ich od dojrzałości płciowej. "Jak gdybym urodziła 12 lat", mówi Rio.

Kiedy mama-mucha daje dziecku wysoki start w życiu, ona również przekazuje mu infekcję, która będzie potrzebna, aby włączyć krwawej diety w diecie. Każda larwa pojawia się z własnymi стержнеобразными bakteriami Wigglesworthia. Te bakterie pożerają witaminy B i rozwijają się wewnątrz specjalnego organu, który rośnie wewnątrz muchy. Wersja tego organu u muchy tse-tse — бактериома — jak "mały pączek wokół przewodu pokarmowego", mówi Rio.

Interakcja między muchą i drobnoustrojami przyciąga ewolucyjnych biologów, ponieważ geny bakterii i gospodarza zmieniają się na przestrzeni pokoleń, czasami niszcząc lub tworząc dziwne funkcje, w zależności od działań jednego z partnerów.

Niskotłuszczowe nietoperze

Jeszcze jednym minusem krwi jest jej niska zawartość tłuszczu, przynajmniej z punktu widzenia nietoperza-wampira. Mało lotna ssak może przenosić tylko 20-30% swojej masy w postaci ładunku, więc mały dietetyczną przekąskę nie będzie w stanie zaspokoić mysz długo. Zwykły nietoperz-wampir (Desmodusrotundus) nie będzie w stanie przetrwać i trzy dni, nie попив krwi, mówi biolog ewolucyjny Gerald Wilkinson z Uniwersytetu stanu Maryland w College park. Jest to jedna z sił, подталкивающая te myszy do tworzenia sieci społecznych krążenie krwi.

Te острозубые ssaki należą do jednego z trzech gatunków nietoperzy-krwiopijców, i wszystkie one są w ciepłych szerokościach geograficznych półkuli zachodniej. Pierwszy dziki D. rotundus, którego studiował Wilkinson, spotkał się mu na ranczo w kostaryce, gdzie często wzlatywał i siadał na zad konia", mówi. U myszy był mięsisty mały nos, "jak świnia", w stanie czuć ciepło — to pozwala określić, gdzie ciepła krew najbliżej przepływa do powierzchni ciała. W ogóle zdobyć krew "było najbardziej banalne sprawy dla myszy". Zazwyczaj mysz spędza pół godziny w poszukiwaniu miejsca, czesze włosy konia, jeśli to konieczne, выкусывает mały kawałek ciała i liże rany, a przy tym мочась. Koń nawet się nie budzi. Powrót do rany następnej nocy jest o wiele łatwiejsze niż znalezienie nowego miejsca. Wilkinson sobie sprawę, że nietoperz jest zasilany z tej samej koniem, mimo że koń przechodzi na inne pastwisko.

Według Wilkinsona, śliny nietoperza ma imponujące antikoagulântnymi właściwości. "Mnie gryzły kilka razy, i krew trudno zatrzymać", mówi. "Ludzie, których gryzły, obudzić w kałuży krwi — i często krew idzie długo po odejściu nietoperza".

W porównaniu z nietoperzami innych gatunków, zwykły nietoperz-wampir ma prawie supermoce: zamiast latać, to po prostu biega po ziemi.

Kiedy głodna nietoperz nie może znaleźć jedzenie na noc, doświadczony bloodsucker może wziąć trochę krwi u bardziej szczęśliwego łowcy. Dysponują one twarze, jedną obok drugiej, i jeszcze jedno zwierzę nieruchomo, więcej zagrywek", mówi Wilkinson.

W swoich pierwszych doświadczeniach z jeńcami nietoperzami odkrył zwierząt, gotowych okresowo dzielić się krwią z głodnymi myszami bez żadnej bratniej związku. Przez dziesięciolecia naukowcy zastanawiali się, słusznie czy liczenia nietoperzy-wampirów przykładami naturalnych альтруистов. Nawet w niewoli wampir pomaga głodującej сородичу.

Tak, być wampirem trudne. Dlatego wampiry pomagają sobie nawzajem.