Голі землекопи витримують без кисню вісімнадцять хвилин.
Голих землекопів важко назвати чарівними істотами, але у фахівців вони користуються величезною популярністю. По-перше, ці гризуни живуть дуже довго: голий землекоп може прожити 28-31 рік, що вдесятеро довше, ніж живе звичайний щур. По-друге, вони не хворіють злоякісними пухлинами. По-третє, вони нечутливі до деяких видів болю.
Є у землекопів ще одна незвичайна властивість - вони легко переносять брак кисню. Причому «брак» - ще слабо сказано: у статті в Science сказано, що вони можуть витримувати без кисню цілих вісімнадцять хвилин. Звичайна миша, яка за розмірами приблизно така ж, як і землекоп, гине без кисню дуже швидко, всього за одну хвилину. Землекопи ж втрачають свідомість, їх серцевий ритм сповільнюється з 200 ударів в хвилину до 50, але потім, коли кисень знову з'являється, вони приходять до тями, причому після цього у них немає ніяких непоправних фізіологічних змін.
Гері Льюїн (Gary Lewin) з Центру молекулярної медицини Макса Дельбрюка, який давно вивчає землекопів, і його колеги з Іллінойського університету в Чикаго і ряду інших наукових центрів з'ясували, що обходитися мінімумом кисню землекопи можуть завдяки своєрідному біохімічному фокусу.
Як відомо, кисень потрібен для отримання енергії. Основним джерелом енергії служить глюкоза; якщо її мало, печінка зробить її з амінокислот або з гліцерину (який, у свою чергу, можна отримати з жирів-тригліцеридів). Коли клітина розщеплює молекулу глюкози, щоб витягти енергію, що міститься в її хімічних зв'язках, то глюкоза спочатку проходить через довгий ланцюжок біохімічних реакцій, званий гліколізом. На цьому етапі глюкоза розщеплюється до залишку пировиноградної кислоти, або пірувата. Якщо кисень є, то піруват відправляється в цикл Кребса, де за допомогою кисню і величезної кількості ферментів окисляється до вуглекислого газу.
Якщо ж кисню немає, піровиноградна кислота, що утворилася в результаті гліколізу, перетворюється на молочну кислоту, або лактат. Молочна кислота пригнічує реакції гліколізу, так що в безкислородних умовах клітина швидко гине - її біохімічна фабрика з виробництва енергії зупиняється. Деякі мікроби, які пристосувалися жити в анаеробних, тобто безкислородних, умовах, знайшли тут різні обхідні шляхи, але звичайна, «середньостатистична» тваринна клітина без кисню не виживе - її задушать продукти гліколізу.
Фокус же голих землекопів полягає в наступному. Дослідники звернули увагу на те, що в крові у гризунів, які перенесли брак кисню, різко підвищено рівень двох вуглеводів: фруктози і цукрози (чия молекула складається з глюкози і фруктози). З іншого боку, на відміну від інших ссавців, у голих землекопів виявилося надзвичайно багато транспортного білка GLUT5, який займається якраз тим, що переносить фруктозу в клітини. Фруктоза може увійти в реакції гліколізу, але перед цим з нею потрібно виконати певні маніпуляції за допомогою спеціального ферменту, якого у землекопів теж виявилося досить багато.
Гліколітичне розщеплення вуглеводів - це довгий ланцюжок реакцій, і молочна кислота пригнічує початкові її стадії. Але фруктоза входить у ланцюжок гліколізу не на початку, а на пізніших стадіях - ферменти цих пізніх стадій цілком можуть працювати, не звертаючи уваги на молочну кислоту. Іншими словами, голі землекопи просто змінюють енергетичний ресурс на той, яким можна користуватися в безкислородних умовах. Загалом гліколіз сам по собі дає не надто багато енергії, і без інших етапів енергетичного окислення тварини обійтися не в змозі, проте пережити критичні умови на одному тільки гліколізі цілком можна.
Звичайно, землекопи навряд чи стикаються з повною відсутністю кисню. Однак живуть вони великими підземними колоніями в кілька десятків і навіть сотень особин, і на поверхню майже не виходять. На глибині двох метрів, де гризуни зазвичай будують свої тунелі і гнізда, кисню не так вже й багато, особливо, якщо врахувати, скільки особин припадає на одне гніздо. Так що біохімічний прийом з фруктозою виявляється для землекопів дуже до речі. (Про всяк випадок уточнимо, що у будь-яких тварин фруктоза може надходити в гліколітичні реакції, проте тільки землекопи «додумалися» до того, щоб рятуватися від кисневого голодування, накачуючи гліколіз фруктозою.)
На Землі є й інші види, яким доводиться стикатися з нестачею кисню, але в таких випадках мова йде або про те, щоб робити кисневі запаси, або якось тимчасово знешкодити молочну кислоту - до тієї пори, коли кисню знову стане багато, і лактат можна буде спокійно утилізувати. Землекопи з їхнім переходом на інший цукор у цьому сенсі виявилися унікальними.
Можливо, в перспективі їх «ноу-хау» можна буде використовувати в медицині; наприклад, перехід на фруктозний гліколіз міг би підтримати життєздатність клітин мозку або серця під час інфаркту - питання тільки в тому, як активувати відповідні процеси в тканинах людини.