Аксолотль: вечное детство

Все начиналось с ацтеков

Один из объектов всемирного наследия ЮНЕСКО в Мексике — Сочимилько. Из здешнего озера выходят древние ацтекские каналы. По их глади скользят лодки с туристами, а в глубине вод живет древний и вечно юный эндемик озера — мексиканский аксолотль. Изначально эти животные обитали в двух озерах, Чалько и Сочимилько, и были почитаемы ацтеками как божество: по одной версии, аксолотль назван по имени ацтекского бога смерти и разрушения, по другой — его название переводится как «водяная игрушка». Божественный статус, впрочем, не мешал аборигенам охотиться на них и использовать в пищу. Но это не было большой проблемой для аксолотлей — плодятся они очень быстро. Гораздо быстрее, чем ацтеки. Сложности у вида начались уже в наше время: озеро Сочимилько, последний приют диких мексиканских аксолотлей, постепенно мелеет — растущий Мехико требует все больше воды. Сейчас им присвоен статус вымирающего вида, и это притом что миллионы мексиканских аксолотлей благоденствуют и плодятся в аквариумах всего мира.

Взрослые дети

Аксолотль — не отдельный вид животного, а личинка хвостатой амфибии амбистомы. Но в отличие, например, от головастика (личинки лягушки) аксолотль может не превращаться во взрослую форму. Он даже может размножаться, оставаясь личинкой. Эта поразительная способность называется неотенией (от древнегреч. νέος — «юный» и τείνειν — «растягивать»). При неотении только половая система животного достигает взрослого уровня развития, а остальные органы остаются в личиночном состоянии.

У аксолотля большая голова с как будто постоянно улыбающимся ртом, полупрозрачная нежная кожа, покрывающая крепко сбитое тельце, гребень на спине, переходящий в хвостовую плавательную перепонку, слабые тонкие лапки и — главное украшение — роскошные внешние жабры в виде трех оперенных веток по бокам головы. Также эти создания дышат и через кожу, а аксолотли в возрасте обязательно имеют и простенькие легкие, которые могут усваивать кислород из воздуха (для амбистомы легкие становятся главным органом дыхания).

Выглядит аксолотль трогательно, как и положено детенышам. А его взрослая ипостась амбистома похожа на саламандру. Способ размножения у взрослых и детей один и тот же: самец откладывает компактные сперматофоры, а самка клоакой втягивает их в себя. Через сутки после внутреннего оплодотворения она выметывает на подводные растения крупные, с горошину, желеистые яйца, из которых через 20–30 дней вылупятся личинки. Новорожденный аксолотль оснащен перистыми внешними жабрами, через неделю у него вырастут задние лапы, через три месяца — передние. На этом трансформации аксолотля могут закончиться, и тогда он не станет амбистомой, а могут и не закончиться, это как повезет.

Кстати, когда-то аксолотлей и амбистом описывали как разные виды и даже разные семейства. Но в 1867 году нескольких аксолотлей из холодного горного мексиканского озера привезли и выпустили в теплый, заросший кувшинками пруд Парижского ботанического сада. Часть первого же поколения их потомства сочла такие условия неприемлемыми, превратилась в амбистом и вылезла на сушу к неописуемому изумлению французских зоологов. Систематику хвостатых земноводных пришлось экстренно пересмотреть.

Переходный возраст

Почему аксолотли не взрослеют? Потому что им это не выгодно, утверждает наиболее популярная гипотеза. Лягушки и саламандры вынуждены выходить на сушу, так как мелкие водоемы, в которые они откладывают икру, мелеют и пересыхают. Аксолотли же живут в горных озерах с очень стабильными условиями: чистая холодная вода, постоянная кормовая база и минимум угроз. Какой смысл менять это благополучие на полную опасностей сушу? Поэтому первая же случайная мутация, позволившая амбистомам не проходить метаморфоз и размножаться в воде, была поддержана естественным отбором и закреплена в генофонде. А их гипофиз стал вырабатывать слишком мало тиреотропного гормона для стимуляции щитовидной железы к производству гормона тироксина, который и должен запускать метаморфоз, но теперь без особого приглашения не запускает.

Кроме того, метаморфоз — очень энергозатратное предприятие. В воде аксолотль может прожить до 20 лет, но после превращения (особенно искусственно стимулированного) в амбистому живет существенно меньше. Перестройки органов и смена систем жизнеобеспечения — дорогое удовольствие, а природа, как известно, всегда старается сократить расходы.

Согласно другой гипотезе, аксолотли остаются детьми не от хорошей жизни, а из-за дефицита йода в горных водоемах их ареала. Мало йода — низкая активность щитовидной железы и недостаток тироксина. Но если поднять уровень гормонов, добавляя их в воду или корм, то аксолотлю волей-неволей придется попрощаться с детством.

В природе процесс перехода во взрослую форму запускается, только если условия меняются в худшую сторону. В неволе же многие особи полностью утратили способность к метаморфозу, и даже в плохих условиях скорее умрут, чем «повзрослеют». Особенно это касается лабораторных линий животных — ведь именно личиночная стадия представляет наибольший интерес для исследований. И разводить аксолотлей гораздо проще, чем добиваться потомства от взрослых амбистом. Так что особи, подтвердившие на практике свою способность к метаморфозу, имеют мало шансов передать ее следующему поколению, и искусственный отбор закрепляет у аксолотлей постоянную неотению. Не исключено, что в будущем живущие в неволе (а других уже не останется) мексиканские аксолотли окончательно застрянут в детстве.

Органы на потоке

Пожалуй, мексиканский аксолотль — самое лабораторное животное: подавляющая часть его популяции живет в научных лабораториях. За что же ученые так их полюбили? Причин много.

За неприхотливость: содержать аксолотлей проще, чем большинство аквариумных рыб. За плодовитость: неотения позволяет им стать половозрелыми уже в десять месяцев и приносить до полутысячи икринок три раза в год: бесценное качество для генетических исследований. За крупные яйцеклетки: идеальный материал для опытов по эмбриональной трансплантации и пересадке ядер. На эмбрионах аксолотля удобно изучать первичную индукцию, процессы специализации тканей, развития органов чувств и пр.

И конечно же, биологи всего мира обожают аксолотля за его главную тайну — невероятную способность к регенерации. Если аксолотль с чьей-нибудь помощью потеряет хвост, лапу или жабру, то через пару месяцев у него вырастет новый орган, ничуть не хуже старого. Это уникальная для позвоночного способность к репарационной регенерации. Ответ на вопрос, как аксолотлю это удается, может обозначить новую веху в медицине. Но пока что у нас есть только промежуточные результаты.

Например, открытие неожиданно важной роли клеток-макрофагов. Их функция традиционно сводится к пожиранию мертвых и чужеродных клеток, бактерий и прочих нежелательных агентов. Оказалось, что макрофаги аксолотля прибывают в рану быстрее, чем макрофаги млекопитающих. Если же его макрофаги блокировать, то вместо новой конечности у аксолотля образуется культя из рубцовой ткани, как и у нас. Ученые не исключают, что именно молекулы, выделяемые макрофагами, — ключ к регенерации органов.

А возможно, секрет регенерации аксолотля в его неотении. У взрослых амбистом отрезанное уже не восстанавливается. А у аксолотлей на месте ампутации возникают клетки, подобные клеткам зон роста конечностей у эмбрионов млекопитающих. Мы, люди, ведь тоже «умеем» восстанавливать утерянные органы, но только, увы, до рождения. И нас очень интересует, как аксолотлю удалось сохранить эту способность и после. Вполне возможно, мы сумеем применять ее на практике.

Ведь человек тоже довольно неотеническое существо. Мы на всю жизнь сохраняем многие черты и психическую активность, свойственные предкам-приматам только в детском возрасте. Наше стремление к открытиям, игривость и любопытство — с биологических позиций настоящее щенячество.

«Они не были человеческими существами, но ни в одном животном я не находил такой глубокой связи с собой», — писал в 1952 году аргентинец Хулио Кортасар в рассказе «Аксолотль». Пожалуй, мы неспроста видим в их бесстрастной улыбающейся личине свое отражение.

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 3, март 2015}