Да прекараш години в „замразено“ състояние и да се съживиш, да издържиш на екстремно високи и критично ниски температури, космически вакуум, безтегловност и колосални дози радиация — всичко това е по силите на тардиградите или бавноходките.

Въпреки своя „извънземен“ вид и фантастични способности, това са напълно реални микроскопични животни.

Повече от 500 милиона години те доказват, че за живота няма невъзможни условия.

Човечеството от години разработва начини за защита от радиация, екстремни температури и вакуум. Но се оказва, че буквално под краката ни има същество, което може всичко това.

Бавноходката, или водната мечка, може да надмине по оцеляване всяко друго живо същество.

• Те са безгръбначни (тип Tardigrada)
• Размер: 0,1–1,5 мм (видими само под микроскоп)
• Местообитание: навсякъде — от Хималаите до океанските дълбини, в мъхове, почва, сладки и солени води
• Продължителност на живота: в активно състояние: 3–24 месеца; в анабиоза: до 30 години (рекорд — съживяване след 30 години замразяване)
• Хранене: клетки на водорасли, мъхове, бактерии и дребни безгръбначни
• Размножаване: полово, безполово (партеногенеза) или хермафродитно

Бавноходката е микроскопично безгръбначно животно, известно с невероятната си издръжливост.

То може да понася екстремни условия: висока и ниска температура, налягане, вакуум, радиация, липса на вода, храна и кислород.

Тези необичайни живи организми са открити за първи път през 1773 г. от немския зоолог Йохан Гьоце.

Три години по-късно, през 1776 г., италианският биолог Ладзаро Спаланцани ги нарича с латинската дума Tardigrada, което в превод означава „бавноходки“.

Според изследователите бавноходките може да са се появили преди поне 500 милиона години. Днес са известни над 1300 вида от тези същества, като учените продължават да откриват нови.

Бавноходките живеят в почти всякакви условия на Земята.

Могат да бъдат открити в сладководни басейни, в гъсталаци от мъх и лишеи, по ливади или в паднали листа. Понякога обитават каменни стени или керемидени покриви.

Намирани са обаче и на по-екзотични места. На върховете на Хималаите, на дъното на океаните, в термални извори, под слоеве твърд лед, във влажни тропически гори и в кални вулкани.

Тялото на бавноходката прилича на балон: то е полупрозрачно, късо и цилиндрично.

Размерът му достига от 0,1 до 1,5 мм. Състои се от глава и четири сегмента, всеки с по два къси и дебели крака с малки нокти, които помагат за захващане към повърхности.

Техните миниатюрни тела не съдържат кости и вместо това се поддържат от хидростатичен скелет — пространство, изпълнено с течност (хемолимфа), където се натрупват полезни вещества.

Мускулатурата се състои от отделни снопове гладки мускули.

В тялото на бавноходките има общо около 1000 клетки.

За сравнение, в човешкото тяло те са трилиони.

На главата на бавноходките има чифт очи, няколко чифта кухи, подобни на антени израстъци и сетивни мустачета.

Устата им представлява два остри стилета, с които пробиват обвивките на водорасли или тъканите на дребни безгръбначни. Следват мускулеста глътка, работеща като помпа, и черво, където се извършва храносмилането.

Интересно е, че някои видове имат слюнчени жлези, които отделят ензими за външно храносмилане.

Бавноходките имат храносмилателна, отделителна, нервна и полова система.

В същото време те нямат бели дробове, хриле или кръвоносни съдове. За дишане използват дифузия — тоест „дишат“ през кожата и телесните кухини.

Нервната система на тези малки животни се състои от надглътъчен нервен възел, коремна нервна верига, както и струпвания на нервни клетки, обслужващи всеки чифт крака.

Отвън тялото е покрито с еднослоен епидермис, който образува трислойна кутикула, съдържаща хитин и втвърдени (склеротизирани) протеини. Тази здрава „кожа“ предпазва малките животни от външни влияния. Те я сменят, докато растат — тоест линеят.

Диетата на бавноходките зависи от средата на обитаване.

Някои видове ядат водорасли и мъхове, други се хранят с бактерии, микроскопични червеи (нематоди или ротатории) или други дребни безгръбначни, включително свои „събратя“.

Растителноядните видове поглъщат течност от клетките на растения, водорасли и гъби. Те пробиват клетъчните обвивки и събират течността вътре.

Слюнчените жлези отделят храносмилателна течност в устната кухина и произвеждат нови стилети всеки път, когато животното линее.

Бавноходките демонстрират удивително разнообразие от репродуктивни стратегии.

Размножаването може да бъде полово и безполово, в зависимост от вида.

Под микроскоп бавноходката прилича на извънземно пълничко мече, а тъй като най-често тези животни обитават водоеми, са ги нарекли „водни мечки“.

Покривката на тялото на бавноходките е с различни цветове. При морските видове е прозрачна или бяла, а при сухоземните — бяла, жълта, зелена, червена, оранжева, кафява или дори почти черна.

С невъоръжено око бавноходката се вижда изключително трудно. Изглежда като едва забележима светла точка.

Но ако съберете малко мъх или лишеи, накиснете ги във вода и се вгледате внимателно, може да забележите бавно движещи се миниатюрни частици.

За детайлно изучаване е необходим микроскоп, който ще позволи да се разгледа малкото същество.

Понякога през полупрозрачното му тяло дори може да се види работата на вътрешните органи.

Бавноходките нямат очи в обичайния смисъл, но някои видове имат светлочувствителни пигментни петна на главата, които помагат да се различава светлина от тъмнина.

Тези същества нямат пълноценно зрение.

На снимките най-често тези „очи“ не се виждат, тъй като не са на повърхността, а вътре — директно в мозъка, съответно електронните микроскопи не могат да ги видят.

Бавноходките се ориентират основно чрез осезание.

Тялото им е покрито с чувствителни власинки, които улавят вибрациите на водата и допир.

При движение те бавно се претъркалят от крак на крак, оправдавайки името си.

В случай на стрес тези същества се свиват в плътно изсушено „бъчонце“, а при настъпване на по-благоприятни условия отново разперват крачетата си и продължават своя бавен път.

Въпреки устойчивостта си към различни условия, бавноходките далеч не са безсмъртни.

Продължителността на живота им в активно състояние е само няколко месеца.

Бавноходките също не могат да се считат за „екстремофили“ — по-скоро са екстремотолерантни, тъй като не процъфтяват в сурови условия, а просто оцеляват в тях.

Въпреки това, тези издръжливи малки същества живеят на Земята от стотици милиони години, надживявайки отдавна динозаврите.

Тайната на „дългия живот“ на този вид е в еволюционната адаптация към екстремни условия.

При неблагоприятни условия на околната среда те изпадат в състояние на анхидробиоза — пълно обезводняване на организма, при което метаболизмът практически спира.

В такова „изсушено“ състояние бавноходките могат да прекарат десетилетия, а след това да се съживят при първия контакт с вода.

В рамките на 30-60 минути след рехидратация клетките им възстановяват нормалната си структура и възобновяват метаболизма.

Според изследване на учени от Копенхагенския университет, полярните бавноходки могат да издържат на температура до -196°C.

А някои видове дори до -272°C, което е само с един градус над абсолютната нула.

Те могат да останат в замразено състояние при -20°C до 30,5 години, показа експеримент на японски биолози.

Въпреки дългия престой в екстремни условия, индивидите са запазили репродуктивните си функции: една от двете след връщане в по-благоприятни условия успяла успешно да се размножи.

Това се обяснява със способността на клетките на бавноходките да синтезират специални протеини-криопротектори, които предотвратяват образуването на разрушителни ледени кристали.

В друг експеримент учените проверявали способността на бавноходките да понасят повишена температура.

В състояние на анхидробиоза („бъчонце“) се наблюдава смърт на половината организми за 24 часа при температура около +63°C и за 1 час при нагряване до около +83°C.

Те също така могат да понесат еднократно мигновено нагряване до 125-150°C. Въпреки това, на бавноходките им е по-трудно да издържат на високи температури за по-дълго време.

Бавноходките са способни да понасят йонизиращо лъчение, хиляди пъти надвишаващо смъртоносните дози за човека.

Експерименти показват, че при облъчване с доза радиация от 5000-6000 грей (Gy), оцеляват около 50% от индивидите. За сравнение, критичната граница за човека е само 500 рентгена.

Според изследване на японски учени, устойчивостта на радиация се постига благодарение на специален защитен протеин Dsup („потискащ уврежданията“), който покрива тяхната ДНК и защитава генетичния материал от повреди в екстремни условия.

Бавноходките също са способни да възстановяват увредени ДНК и РНК. За това се използва и протеин, наречен TRID1, който е характерен само за тези същества.

Изследователите също така успяха да демонстрират ефекта на защитния протеин върху култури от човешки клетки, като намалиха уврежданията на ДНК с 40%.

В бъдеще това може да помогне на хората да понасят по-добре лъчетерапия или да живеят на Марс.

Устойчивост на налягане

По време на един от експериментите си японски биолози поставили бавноходки в херметичен пластмасов контейнер, след което го потопили в камера, пълна с вода, под високо налягане, което постепенно се повишавало до 600 MPa (около 6000 атмосфери).

„Водните мечки“ издържали на такива колосални натоварвания не само във вода, но и в перфлуоровъглерод или въглероден диоксид.

Учените обясняват тази устойчивост на бавноходките с особеностите на тяхната клетъчна организация.

При повишаване на налягането цитоплазмата преминава в стъкловидно състояние, което предотвратява механични повреди.

Може ли бавноходката да оцелее в открития Космос?

Научни експерименти многократно са потвърждавали, че бавноходките са способни да оцеляват в условията на открития Космос.

Първото мащабно изследване е проведено на борда на руския биосателит „Фотон-М3“ през 2007 г. с участието на Европейската космическа агенция.

В рамките на експеримента TARSE в продължение на 10 дни малките живи същества, някои от които в състояние на анабиоза, са били изложени на космически вакуум, радиация и ултравиолетово лъчение.

След завръщането си на Земята над 68% от индивидите успешно са се върнали в предишната си форма в рамките на 30 минути, а някои по-късно дори са дали здраво потомство.

Въпреки това, друг експеримент, TARDIS, проведен на борда на същия апарат, показал малко по-различни резултати.

Организмите в космически вакуум не загубили жизнеспособност.

Оцеляемостта на индивидите, подложени на комбинирано въздействие на вакуум и слънчево ултравиолетово лъчение, била очаквано по-ниска.

Така бавноходките станаха първото животно с доказана способност да оцелява в открития Космос и при действието на силен ултравиолет.

През 2011 г. проби от бавноходки бяха изпратени на МКС с помощта на совалката „Индевър“ (STS-134).

Особеност на експеримента, наречен TARDIKISS, беше изучаването на бавноходки в активно състояние, а не в анабиоза.

Въз основа на резултатите учените стигнаха до извода, че „водните мечки“ могат да понасят космическите условия, без да изпадат в анабиоза, да запазват репродуктивната си функция след излагане на космически фактори и бързо да активират защитни генетични механизми.

Това означава, че микрогравитацията и космическата радиация не влияят съществено на бавноходките.

Опасни ли са за човека?

Не, бавноходките не са опасни за човека. Те не хапят, не пренасят болести и не вредят на растения или домашни животни.

Тези микроскопични същества физически не са способни да увредят кожата или лигавиците на човека, а диетата им се състои изключително от клетки на водорасли, мъхове или други дребни безгръбначни.

Може да се каже, че бавноходките са по-скоро полезни за човечеството.

На първо място за науката, тъй като изучаването на техните протеини помага за разработването на методи за защита на хората от радиация и други неблагоприятни условия.

Имат ли бавноходките потенциал да оцелеят на Луната, Марс или други небесни тела?

„При бавноходките има разлика между способността да оцеляват дълго време и активната жизнеспособност. Бавноходките могат временно (до 10-20 години) да преминат в състояние на криптобиоза, за да преодолеят неблагоприятни условия, след което да се върнат в активно състояние“, казва биофизикът Михаил Зарубин.

„В активно състояние бавноходките също са много устойчиви на екстремни условия и могат лесно да оцелеят на други планети, но в космически апарати или специално оборудвани екосистеми, които позволяват поддържане на жизнеспособност, хранене, размножаване и т.н.“, допълва Зарубин.

Вземайки за основа механизмите за адаптация на „водните мечки“, учените могат да създадат технологии за дълъг престой на човека в далечния Космос — включително на Луната и Марс.

„На първо място, става дума за разработване на препарати-радиопротектори на основата на протеина на бавноходките Dsup и негови аналози, който ефективно защитава клетъчната ДНК.“, казва Михаил Зарубин.

През 2016 г. биолози от Япония пресадиха гена Dsup в генома на обикновена чревна пръчица, карайки я да произвежда този протеин в големи количества.

След това този ген и протеин бяха интегрирани в култури от човешки клетки в епруветка, които бяха облъчени със свръхвисока доза радиация.

В резултат на това броят на единичните и двойните разкъсвания в ДНК на клетките спадна с 40% след обработката.

Това показва, че протеинът наистина защитава бавноходките от радиация и им помага да оцеляват в Космоса.

През 2024 г. група китайски изследователи също определи гените, които позволяват на бавноходките да се противопоставят на въздействието на космическата радиация.

Авторите на изследването отбелязват, че антирадиационният ген на бавноходките може да бъде внедрен в други организми (възможно дори в човека) с помощта на технологии за генно инженерство.

Освен това, биологичните механизми на бавноходките биха могли да се използват за разработване на технологии за изкуствен анабиоза за космонавти.

В такъв случай, ако организмът се преведе в „спящо“ състояние, човек ще може по-лесно да преживее дълги космически полети или суровите условия на Марс или Луната.

Ензимите на бавноходките могат да станат основа за фармакологични препарати срещу радиационно поражение.

Има ли планове за изпращане на бавноходки на Луната, Марс или други небесни тела?

Официално такива планове няма. Въпреки това, през 2019 г. израелският лунен апарат „Берешит“ се опита да достави на Луната хиляди бавноходки в състояние на анабиоза.

Сондата се разби при кацане, но учените допускат, че капсулата с пробите може да е останала невредима.

Този „случаен“ експеримент постави пред учените нов въпрос: могат ли бавноходките да преживеят дълъг престой на лунната повърхност с нейните екстремни температурни разлики и радиация?

Отговорът засега остава отворен, но лабораторните тестове подсказват, че това е напълно възможен сценарий.

Въпреки това, дори да предположим, че бавноходките са оцелели след „катастрофата“, те едва ли ще могат да се върнат в активно състояние поради липсата на течна вода на Луната.