Чтобы пережить долгую зиму без еды, впадающие в спячку животные – например, суслики – могут замедлить свой метаболизм на 99%. Но им по-прежнему нужны важные питательные вещества, такие как белки, для поддержания мышц. Впадающие в спячку суслики получают их с помощью микробов в их кишечнике, выяснили ученые из Висконсинского университета в Мадисоне (США). Открытие может помочь людям с нарушениями атрофии мышц и даже астронавтам в длительных космических путешествиях, сообщает пресс-служба вуза. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Один из источников азота, жизненно важного строительного блока для аминокислот и белков, накапливается в организме всех животных и человека в виде мочевины. Мочевину, попадающую в пищеварительный тракт, могут расщеплять некоторые кишечные микробы, которым также нужен азот для их собственных белков.
В данной работе ученые хотели проверить, попадает ли часть этого азота, высвобождаемого микробами, в тела тринадцатиполосных сусликов. Они вводили мочевину, приготовленную из изотопов углерода и азота, в кровь животных в три этапа: в активные дни лета, в начале зимней спячки и в конце зимы. Некоторым сусликам также давали антибиотики, чтобы убить большинство микробов в их кишечнике. Как и предполагалось, азот, содержащий изотопы, выделялся некоторыми кишечными микробами, которые разлагали введенную мочевину.
У тех сусликов, кишечные микробы которых были в значительной степени истощены антибиотиками, было гораздо меньше помеченных молекул азота в печени и мышцах. И когда исследователи секвенировали геномы микробов, обнаруженных в кишечнике сусликов, они обнаружили, что по мере того как у животных затягивалась зимняя спячка, увеличивалась работа генов, связанных с выработкой фермента уреаза.
«Уреаза не производится животными. Только микробы, экспрессирующие уреазу, способны расщеплять молекулу мочевины и высвобождать из нее азот, – подчеркивают авторы работы. – Пока есть нужные микробы, заключается "сделка" между ними и животным-хозяином: каждый получает часть азота, высвобождаемого, чтобы продержаться до тех пор, пока не закончится спячка».
Описание ключей к выживанию во время спячки может помочь людям, сидящим на диете с низким содержанием азота или страдающим заболеваниями, вызывающими атрофию мышц.
Это также может позволить людям совершать длительные путешествия к далеким планетам. Космическим путешественникам, пребывающим в состоянии, подобном спячке, не потребуется много еды, воды и кислорода, и они смогут сэкономить огромное количество веса и энергии.
[Фото: PHOTO COURTESY ROB STREIFFER]
