Секрет бессмертия и лекарство от рака: перспективы исследований профессора Островского
Объять необъятное
Совместная работа петербургского учёного Андрея Островского и его ученика из Австрии, доктора Томаса Шваха (Университет Вены) была недавно опубликована в крупнейшем международном научном журнале Biological Reviews. В течение пяти лет биологи исследовали живущих в океане крошечных колониальных животных, напоминающих кораллы — мшанок. Эти беспозвоночные поражают учёное сообщество множеством удивительных особенностей, но в первую очередь — своим невероятным эволюционным долголетием. Мшанки существуют на планете уже почти 500 млн лет.
— Мы попытались ответить на вопрос «что такое эволюционное долголетие», — рассказал в интервью 78.ru сам профессор Островский. — Почему некоторые группы существуют на планете очень длительное время, часто не меняясь и процветая, несмотря на все те катаклизмы, которые случаются?
Человечество, по сравнению со мшанками, существует на планете один короткий миг. Homo sapiens появился примерно 300 тысяч лет назад, а вся наша развитая цивилизация существует и вовсе несколько тысячелетий. Но, как выяснилось, маленькие морские животные могут помочь нам в самых разных областях — от понимания фундаментальных основ эволюционного успеха до поиска нового эффективного лекарства от онкологии.
— Поскольку у типа Bryozoa, или мшанок, очень длинная и хорошо задокументированная палеонтологическая летопись, мы пытались то, что мы знаем о них в ископаемом состоянии, и то, что мы знаем о современных животных, сравнить, объединить и дать ответ на вопрос «почему, казалось бы, совершенно беззащитная, маленькая, уязвимая с точки зрения любых факторов группа оказалось настолько успешна?» — пояснил петербургский учёный.
Над изучением жизни мшанок профессор кафедры зоологии беспозвоночных СПбГУ Андрей Островский работал в тесном контакте с австрийскими коллегами. Вместе с профессором Андреасом Зайнингером и Томасом Шваха он проанализировал огромный пул данных. По словам петербуржца, биологи «попытались объять необъятное» — и довольно успешно.
— Я проводил анализ как палеонтолог и как морской биолог, он (Томас Шваха — прим. ред.) — как анатом и специалист по ультраструктуре, — рассказал учёный. — Мы объединили всё это вместе, и, в результате получился такой синтез, результаты которого были опубликованы в очень крупном международном журнале.
Крошечные чистильщики
Кто же такие эти мшанки? Существа они весьма полезные — в морях и океанах крошечные беспозвоночные выполняют роль фильтраторов, делая воду чище. Профессор Островский постарался рассказать о своём объекте исследований как можно доступней:
— Если для обычного человека попытаться сравнить этих колониальных животных с кем-то другим, то их можно сравнить с микроскопическими кораллами. Другое дело, что кораллы — хищники и при помощи стрекательных клеток ловят мельчайших ракообразных. А в данном случае мы имеем животных, снабжённых щупальцами, которые покрыты ресничками. То есть фильтрация достигается за счёт того, что постоянно действующий ресничный аппарат создаёт постоянные токи воды, подносящие микроскопические водоросли ко рту.
Мшанки живут огромными колониями и фильтруют, благодаря этому, огромные объёмы воды. Учёный отметил, что эти животные очень разнообразны и многочисленны и населяют многие донные системы с разными типами грунта.
— Если мы сравниваем их роль с ролью крупных биофильтраторов, то, конечно, она не столь значительна, поскольку они микроскопические животные. И, тем не менее, учитывая их численность, они вносят весомый вклад в то, чтобы просто делать воду чистой, — отметил наш собеседник.
Андрей Островский также подчеркнул, что наличие мшанок является «важным показателем здоровья экосистемы»: там, где вода серьёзно загрязнена, либо выловлено слишком большое количество рыбы и других морских обитателей, этих беспозвоночных тоже значительно меньше. Умирают они и из-за вырубки лесов — она провоцирует вынос в океан большого количества донного осадка, просто погребающего мшанок под своей толщей. Так что малое разнообразие типа Bryozoa в морской воде прямо говорит о том, что экосистема находится под угрозой.
Изобретать, чтобы выживать
Тем не менее, мшанки умеют приспосабливаться к очень многим факторам. К примеру, они смогли ужиться даже с хищниками-кораллами, прячась в нижней части агрессивного животного, там, где полип коралла не может достать своего менее агрессивного соседа.
— Мы нашли очень большое количество причин тому, как они успешно отстаивают своё право на существование, несмотря на то, что живут в очень агрессивном окружении на морском дне, где вокруг большое количество других, более крупных, активных организмов, как подвижных, так и не подвижных, — рассказал профессор Островский. — И, тем не менее, они с нами почти 500 млн лет, динозавры появились и вымерли, очень большое количество групп животных, позвоночных и беспозвоночных, появлялось и умирало, а эти остаются там, где они были! Хотя меняются, конечно. Очень много интересных эволюционных направлений наблюдается. Тем не менее, (мшанки) обитают и в современных морях и исчезать совершенно не собираются, не показывают никаких признаков эволюционного упадка.
Петербургский учёный отметил, что в разные периоды существования Земли мшанки «изобретали» разные способы пережить катаклизмы, спастись от хищников и обезопасить потомство.
— Мы обнаружили, что у мшанок в процессе эволюции многократно возникали плаценты или плацентарные аналоги, как мы это называем. Что тоже довольно интересно, поскольку конвергентные, как говорят биологи, или аналогичные вещи, возникающие в эволюции, показывают нам, как всё это может работать. Одно дело — плацента у млекопитающего, другое дело — у беспозвоночных, — рассказал Андрей Островский.
В разное время мшанки «изобретали» себе разные типы скелета, которые помогали защититься от разных врагов, а также другие интересные физиологические механизмы.
Новое лекарство от рака?
Гибкость этих маленьких животных выходит и за пределы их собственного организма:
— Очень многие мшанки являются хозяевами бактериальных симбионтов, некоторые из которых формируют вещества, перспективные в онкологических исследованиях, — отметил наш собеседник. — То есть они подавляют рост раковых клеток, что само по себе очень интересно. Естественно, мшанки не используют их для борьбы с раком в своей собственной среде, они используют эти вещества с другими целями, причём часто непонятными. Но, так или иначе, это очень перспективно.
Эти вещества — бриостатины — были открыты ещё в 1980-е годы, но их связь с мшанками была неизвестна. Сейчас учёные рассматривают их более пристально. Правда, пока использование бриостатинов в лечении рака сопряжено с чрезмерно большими расходами.
— Но мы продолжаем работать с другими направлениями бактериальных симбионтов мшанок, и недавно нашли в них, например, вирусов. Вот это буквально свежее открытие, — рассказал Андрей Островский. — Это не значит, что они опасны для нас. Вирусы — это гигантский мир! И они существуют даже в таких маленьких зверушках.
Будут ли разрабатываться на основе открытых биологами веществ, выделяемых мшанками, новые лекарства, учёный ответить не может — он подчеркнул, что это дело медиков, а биологи могут лишь найти в живом мире вещества, которые потенциально можно использовать в медицине.
— Хотя члены моей научной группы в университете в Петербурге активно ищут и анализируют метаболиты — вещества, которые мы можем получать из мшанок, — отметил он.
Помимо прикладного, исследование Андрея Островского и его австрийских коллег имеет огромное значение также для фундаментальной, теоретической науки, для развития эволюционной биологии в целом.
