Группа ученых совершила важное открытие в области нейробиологии, обнаружив связь между солнечной и магнитной активностью и жизненными процессами микроскопических животных трихоплаксов. Интересно, что применение антибиотиков помогло снизить восприимчивость этих организмов к внешним воздействиям. Благодаря этому исследованию ученые смогут лучше разобраться в том, как космическая радиация и магнитные колебания воздействуют на пищеварительную систему астронавтов. Результаты работы опубликованы в престижном научном издании Frontiers in Cell and Developmental Biology.
Удивительные морские создания трихоплаксы населяют нашу планету уже более полумиллиарда лет. Эти древние обитатели теплых морей успешно питаются остатками органики, микроскопическими водорослями и бактериями. При благоприятных условиях они демонстрируют впечатляющую скорость размножения – их популяция удваивается каждые 1-2 дня. Несмотря на простую организацию всего из 12 видов клеток, их физиологические процессы удивительно схожи с процессами в организмах высших животных. Например, они так же реагируют на глутамат и инсулин. Это делает трихоплаксов отличными модельными организмами для изучения влияния различных факторов на физиологию животных.
Международная команда биологов провела масштабное 11-летнее исследование популяций Trichoplax adhaerens в лабораторных условиях. Животные содержались в идеальной среде с контролируемыми параметрами. Регулярный мониторинг выявил интересную закономерность – несмотря на стабильные условия, размножение трихоплаксов имело циклический характер, связанный с солнечной и магнитной активностью. Сильная солнечная радиация уменьшала популяцию на 48%, а магнитные бури – на 22%, влияя на аппетит и темпы роста животных.
В ходе исследования ученые сделали важное открытие – в пищеварительных клетках трихоплаксов были обнаружены ранее неизвестные структуры, богатые ионами железа. У людей такие ионы участвуют в выработке муцина – важного пищеварительного секрета. Однако у трихоплаксов, имеющих внешнее пищеварение, железо, вероятно, связано с магниторецепцией – способностью ощущать магнитное поле Земли и ориентироваться в пространстве.
Хотя магниторецепция известна у разных организмов от бактерий до птиц, у трихоплаксов она обнаружена впервые. У бактерий эта способность обеспечивается специальными железосодержащими структурами – магнитосомами. Ученые предполагают, что похожие включения у трихоплаксов могут участвовать в регуляции их пищевого поведения аналогичным образом.
Исследователи также изучили роль микрофлоры в чувствительности трихоплаксов к внешним воздействиям. Эксперименты с различными антибиотиками показали, что ампициллин значительно снижает влияние солнечной и магнитной активности на питание и размножение этих животных.
В планах ученых – дальнейшее изучение микрофлоры трихоплаксов и детальное исследование железосодержащих включений с помощью современных микроскопов. Это поможет лучше понять механизмы реагирования клеток на изменения магнитного поля и объяснить проблемы с пищеварением у космонавтов при магнитных возмущениях.
«Наше исследование открывает новые горизонты в понимании магниторецепции и связанных с ней процессов в многоклеточных организмах. Это особенно важно для развития космической биологии, учитывая постоянное влияние магнитного поля Земли и космической радиации на все живые существа. Мы продолжим наблюдения за популяциями трихоплаксов в новом солнечном цикле и углубим изучение их реакций на клеточном и генетическом уровнях. Эти древние организмы, существующие с момента формирования современных земных условий, могут стать ключом к пониманию эволюции жизни на нашей планете», – делится планами руководитель проекта Дарья Романова, кандидат биологических наук из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
