Саламандры используют регенерацию тканей, чтобы защитить себя от изменения климата

Москва, 21:59, 10 Сен 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Выглядя как помесь лягушки и ящерицы, серая саламандра имеет тонкую, гладкую кожу и не имеет легких. Амфибия дышит через кожу, и чтобы выжить, она должна сохранять кожу влажной. По мере того, как условия окружающей среды становятся более горячими и сухими, ученые хотят знать, могут ли эти животные акклиматизироваться и каким образом.

Исследователи из Научного колледжа Клемсонского университета впервые показали, что эти саламандры, населяющие южные Аппалачи, используют температуру, а не влажность, как лучший сигнал для прогнозирования изменений в окружающей среде. Примечательно, что исследователи заметили, что саламандры фактически используют свою уникальную способность регенерировать конечности, чтобы быстро минимизировать воздействие жарких температур.

Результаты, которые описаны в статье с длинным названием «Тепловые сигналы определяют пластичность в устойчивости к высыханию у горных саламандр с последствиями для изменения климата», могут иметь значение для других животных и даже растений. Статья была опубликована в Nature Communications.

Основной проблемой для этих саламандр каждый день является потенциально смертельный риск высыхания. Доцент биологических наук Майк Сирс и его исследовательская группа на протяжении многих лет показали, что эти животные переносят обезвоживание, регулируя потерю воды через физиологические изменения.

«Мы первыми на молекулярном уровне рассмотрим физиологию саламандры в отношении окружающей среды», — сказал Сирс. «Мы выяснили с генетической точки зрения, как они это делают».

Автор Эрик Ридделл собрал около 150 саламандр из гор недалеко от Хайлендс, штат Северная Каролина, и принес в лабораторию Клемсона Сирса, где он дал им месяц на привыкание к их новой среде.

Затем он разделил животных на четыре группы, которые будут подвергаться воздействию различных климатических условий, с которыми они могут столкнуться в настоящее время или в будущем. Поскольку животные ведут ночной образ жизни, каждую ночь саламандры перемещались из влажной регидратационной камеры в игровую камеру, где они несколько часов гуляли в почве на открытом воздухе, поскольку подвергались воздействию различных уровней температуры и влажности.

Исследователи повторяли эту процедуру в течение нескольких недель, одновременно измеряя, насколько быстро высохли саламандры и сколько кислорода они потребляли, рассчитывая дефицит давления пара.

«Мы обнаружили, что саламандры предвидят риск высыхания, используя температуру, а не влажность», — сказал Ридделл, отметив, что хотя влажность и играет роль в скорости обезвоживания, это не столь надежный сигнал для животных.

Ридделл также провел генный анализ образцов ткани из кожи саламандр, чтобы понять, какие физиологические изменения происходили на клеточном уровне, что позволило животным удерживать воду в своих телах, а не испарять ее через кожу.

По словам Ридделла, с повышением температуры саламандры могли разрушать и впоследствии восстанавливать кровеносные сосуды в своей коже.

«Эта чувствительная к температуре регенерация кровеносных сосудов предполагает, что саламандры регулируют потерю воды посредством регрессии и регенерации капиллярных пластов в коже», — сказал Ридделл.

В долгосрочной перспективе, сказал Ридделл, это развитие кровеносных сосудов может помочь ученым понять уникальную способность саламандры регенерировать или вырастить конечности, модельную систему для понимания регенеративной медицины у людей.

«Просто сосредоточившись на том, как они выращивают этот единственный тип ткани, эти кровеносные сосуды, исследователи могли бы лучше понять процесс регенерации», — сказал Ридделл.

Этой осенью Сирс планирует изучить, что происходит, когда саламандры становятся более терпимыми к более теплым температурам. Он и его ученики будут проводить эксперименты на разных высотах, чтобы определить максимальную температуру, которую животное будет переносить добровольно. Поскольку температура изменяется с повышением, амфибии выбирают высоты с приемлемым температурным диапазоном.

«В конечном итоге мы хотим знать, насколько генетически адаптируемые животные влияют на изменения в будущем климате», — объяснил Сирс.