Некрасив, но полезен

Сотрудники Свободного университета (Амстердам, Нидерланды) под руководством доцента Корнелиса ван Гестела (Dr. Cornelis van Gestel) изучали дождевых червей (lumbricus rubellus), которые обитают в сильно загрязненных почвах. Оказалось, что дождевые черви нашли способ выживания даже в таких экстремальных условиях.


Хотя дождевые черви не очень привлекательны, а для многих просто неприятны, для экосистемы они бесценны. Доказательство — как это ни удивительно, но в лесной зоне умеренного пояса дождевые черви превышают по массе наземных позвоночных животных почти в десять раз, а то и больше. Для почвы дождевые черви незаменимы. Во-первых, червь это практически одна большая и длинная пищеварительная система, которая заглатывает полуразложившиеся остатки растений вместе с землей. Пропустив через себя такой «микс», черви разлагают почвенную органику и обогащают почву минеральными веществами. Во-вторых, они дренируют почву.

При этом черви настолько скромны, что даже умирая не оставляют после себя никаких следов, а переваривают сами себя с помощью содержащихся в них клеток — лизосом. Этот процесс называется автолизисом.
Обитание в загрязненных почвах

При изучении почвы сильно загрязненных территорий важно понять, что же происходит с ее обитателями. Ведь содержание загрязнителей в среде ничего не говорит об их опасности для живых организмов. Например, даже небольшая доза какого-нибудь вещества может стать летальной для целого ряда организмов. Но как определить степень этой опасности? Оказалось, что это можно сделать по состоянию дождевых червей. В качестве индикаторов можно рассматривать либо целое сообщество дождевых червей, либо их морфологию – вес, длину, диаметр тела и так далее. А можно провести более тонкий анализ – посмотреть на клеточные и субклеточные структуры. Такой метод будет самым точным. Это как ранний этап диагностики организма, когда болезнь еще никак себя не проявила, а недомогание уже чувствуется.
Диагностика по состоянию мембран лизосом

Метод ранней диагностики состояния дождевых червей, который сейчас широко применяется, основан на оценке стабильности лизосомальных мембран. Лизосомы – это особая мишень для любых токсикантов. Ведь задача лизосом обезвредить и уничтожить врага – вторгшийся компонент. Но тяжелые металлы — это не вирус и не бактерии, а ксенобиотик. Когда чужеродные вещества попадают в клетку, она оказывается в недоумении, потому что не знает что с ними делать. И как правило, затем ошибается, запуская не те механизмы.

Хуже, если поллютанты долго накапливаются в лизосомах. Тогда мембрана просто не выдерживает напора, рвется и все содержимое лизосом, а это сильнодействующие ферменты, попадает в клетку.

Метод оценки стабильности лизосомальных мембран основан на том, сколько времени лизосома сможет удержать модельный токсикант. Если долго, значит лизосома, клетка и весь организм здоровы, если недолго – больны.
Исследование голландских дождевых червей

Команда доктора ван Гестела провела исследования дождевых червей в районе Бисбоша в южной части Нидерландов. Эту территорию сильно загрязнили тяжелыми металлами и органическими поллютантами еще во время индустриальной эпохи XIX—XX веков. Сейчас, по словам ученых, она представляет собой периодически затапливаемый пустырь, заросший крапивой.

Чтобы исключить влияние природных факторов, 200 особей дождевых червей (lumbricus rubellus) вместе с землей из Бисбоша перевезли в лабораторию, где определяли в них содержание тяжелых металлов, проводили биохимический и морфологический анализ.
Черви впитывают металлы как губка

Почва оказалась сильно загрязнена медью, цинком и кадмием с большим, почти десятикратным превышением предельно допустимых значений. При этом черви отлично впитали в себя все токсиканты, которые, как отмечают ученые, легко проникали через всю поверхность их кожи.
Выход из сложной ситуации – адаптация

Доктор ван Гестел показал, что даже незначительное превышение уровня концентрации тяжелых металлов приводило к нарушению работы лизосом. Но что удивительно, организм червя оказался способным противостоять такому нарушению. Он ускорил рост. Увеличив размеры тела, а соответственно и размеры органов, клеток и внутриклеточных структур, организм оказался в более выгодных условиях. Поллютанты спокойно могут накапливаться в лизосомах более крупных размеров, и это не приводит к разрыву мембраны.

Как говорят ученые, они зафиксировали увеличение сухой массы тела червей и размеров их лизосом почти на 15%.

Этот защитный механизм оказался успешным. Доктор ван Гестел не обнаружил ни сокращения численности, ни уменьшения обилия и разнообразия сообществ дождевых червей. И главное – они продолжали так же честно и добросовестно выполнять свою работу по разложению почвенной органики.

Результаты исследований выйдут в мартовском номере Journal of Environmеntal Pollution.

Комментарии: