Кровавый урожай

в 16:38, , рубрики: биомедицина, Биотехнологии, животный мир, Здоровье гика, лекарственные средства, мечехвосты, Научно-популярное, химия, экология

Кровавый урожай

by Alexis C. Madrigal, The Atlantic

Каждый год до полумиллиона крабов-мечехвостов отлавливаются и истекают кровью в целях создания уникальной биомедицинской технологии.

Кровавый урожай - 1
кадр из документального фильма PBS Nature — Катастрофа двух видов

Первая мысль которая приходит по поводу крови мечехвоста — она голубая, небесно-голубая.

Но самая замечательная черта крови мечехвостов — это не цвет. Это химическое соединение найденное только в амебоцитах клеток их крови, которое способно определить только лишь следы пребывания бактерий и захватить их в необратимый тромб.

Чтобы использовать данную биологическую идиосинкразию, фармацептические компании расщепляют клетки содержащие данное вещество, называемое коагулоген. Далее они могут использовать коагулоген в качестве детектора загрязнения в любом растворе, который может контактировать с кровью. Если встречаются опасные эндотоксины бактерий в жидкости — даже если их концентрация будет одна часть на триллион — экстракт крови мечехвоста примется за работу, превращая раствор в то, что ученый Фред Бэнг, соавтор открытия, называл «гель».

«Это иммобилизует бактерии но не убивает их.» — писал Бэнг в 1956 году в работе, описывающей субстанцию. «Гель или сгусток был стабилен и вязок и оставался таковым в течение нескольких недель при комнатной температуре.»

Если бактериальное загрязнение отсутствует, то коагуляция не наступает, и может быть принято решение об отсутствии бактерий. Это простой, практически мгновенный тест, называемый LAL , ЛАЛ или Лизат амебоцитов Лимулус. Тест назван по имени вида краба, Limulus polyphemus.

Тест LAL заменил довольно большое количество ужасающих исследований на всевозможные загрязняющие субстанции (большие колонии кроликов). Фармацевтические компании не любят работать с кроликами, кроме прочего потому что это медленный и дорогостоящий процесс.

На сегодняшний день тестирование с помощью крови мечехвоста превратилось в крупный бизнес. «Каждый медпрепарат, сертифицируемый FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, US Food and Drug Administration), должен быть протестирован с помощью LAL.» — говорится в документальном фильме от PBS Nature, «в том числе хирургические имплантанты такие как например кардиостимуляторы и протезы.»

Я не знаю как насчет вас, но меня мысль, что каждый человек в Америке, которому когда либо делали инъекцию, был защищен от бактерий потому что мы собираем кровь незаметных морских существ со скрытой химической суперспособностью — от этой мысли мне немного не по себе. Это даже не из сценария для sci-fi фильма, это постмодернизм.

Единственная проблема состоит в том, что компаниям нужны большие объемы крови мечехвоствов. Мечехвосты обитают на морском дне, около береговой линии. Когда они желают спариться, они плывут на мелководье, и ловцы крабов, стоящие на дне, выхватывают их из их родной среды обитания.

Ловцы, работающие на биомедицинские компании — не первые кто придумал ловить мечехвостов. Возвращаясь во времена колониальной Америки, «удобрение из панцирей» использовалось для обогащения полей. В 20 веке в заливе Дэлавер даже появилась организованная индустрия. Панцири мечехвостов выпаривались и затем закапывались для подкормки сельхозполей. Прочие шли на корм для свиней. Количество выловленных крабов исчислялось миллионами.

Кровавый урожай - 2 сбор мечехвостов для производства удобрений, 1928 год. (Государственный архив Дэлавера)

Ввиду того что мы медленно уничтожили популяцию мечехвостов, к 1970м годам индустрия производства удобрений из их панцирей сократилась и сошла на нет. Но вылов возобновился в 1990е, когда рыбаки сообразили что они могут использовать мечехвоста в качестве наживки для лова. В том числе и крупных моллюсков, буксионов и речных угрей.
Другими словами, эти животные не ощутили дружелюбия людей. Они не были избалованы тем типом привязанности, которым мы одарили к примеру ручных кроликов. В глазах людей до работ Фреда Бэнга, единственным достоинством мечехвостов была их доступность. Они любят морской берег, как и мы.

И из-за высокого уровня бактерий в этой среде обитания, по предположению Бэнга, мечехвосты приобрели свою удивительную химическую защиту. Их кровеносная система более походит на кровеносную систему пауков, чем на нашу. Если мы вдыхаем что-либо плохое, эта штука проходит через наше тело и кровеносные вены, имея неприятные последствия общения с белыми кровяными тельцами на всем своем пути. Но если бактерии проделывают свой путь через экзоскелет мечехвоста, они могут свободно перемещаться нанося вред.

«Присутствие больших пазух позволяет крови напрямую контактировать с тканями», — объясняет историю краба Океанографический институт в Вудс-Хоул. «Есть большое количество обширных открытых полостей и бактерии, проникая в щели в панцире мечехвоста, легко попадают во внутренние области краба, являя потенциально убийственный сценарий.»

Коагулоген меняет пропускной режим в кровеносной системе мечехвоста. Когда кровяные тельца краба чувствуют вторжение, они выпускают гранулы с химикатом, который становится клейким физическим барьером движению бактерий, предохраняя от распространения инфекции. Наилучшей метафорой будет суперсила Человека-льда из фильмов Люди Икс, но вместо использования холода для устранения своих врагов, мечехвост использует свои удивительные химические способности.
Эти способности, к сожалению мечехвостов, отсутствуют у человека.

После того как сборщики крабов доставляют их в лабораторию, они прокалывают ткани в районе сердец животных и собирают до 30 процентов крови животного. Экстракт амёбоцитов (LAL) получают из крови, его возможная стоимость на рынке доходит до 15 000 долларов за кварту. Только пять компаний берут кровь у крабов: Associates of Cape Cod, Lonza, Wako Chemicals, Charles River Endosafe, и Limuli Labs (у которых нет веб-сайта)

Мечехвосты возвращаются в океан далеко от того места, где были пойманы — чтобы предупредить обескровливание животных. Весь процесс занимает от 24 до 72 часов.

Представители индустрии сообщают, что гибнет малое количество животных. Однако, около 10-30 процентов от общего количества пустивших кровь животных, на самом деле гибнут. Это можно сравнить с тем как мы сдаем кровь. Крабы принимают яблочный сок, едят сладкое печенье и вскоре приходят в норму.

Но некоторые специалисты отмечают проблемы. В районах, где мечехвосты добываются в больших количествах для биомедицинских целей, таких как Плэзант бэй и Массачусетс, самки все реже и реже мечут икру. Возможно отбор крови, выражаясь технически, портит их, если даже не приводит к гибели.

Исследователи в Университете Нью-Хэмпшира и Государственном Университете Плимута решили проверить эту гипотезу. Они прикрепили акселерометры к самкам мечехвоста, которые пролили кровь во имя блага нашего общества.

Кровавый урожай - 3
мечехвост снабженный акселерометром

Они описали результаты исследования в новой статье в журнале The Biological Bulletin, «Сублетальные поведенческие и психологические эффекты биомедицинского процесса забора крови у мечехвоста, Limulus polyphemus.»

Процесс забора крови, как оказалось, делает обескровленных животных более апатичными, медленными и менее желающими следовать приливам, как это принято у их сородичей.

Изменения, которые мы наблюдаем в степени подвижности, быстроте передвижения, и подверженности приливным ритмам, могут нести вредное воздействие на повседневную активность L. polyphemus, которое в частности связано с сезоном метания икры." — сообщили они. «Икрометание обуславливает необходимость в нескольких энергетически затратных миграциях к полосе прилива, это в большей степени относится к самкам, которые могут путешествовать к полосе прилива по нескольку раз в неделю. Дефицит активности, к примеру вызванный забором крови, может влиять на количество таких миграций или их продолжительность. В последнем случае, самки могут отложить икрометание на время восстановления сил, и это может уменьшить их нерестовый выход.»

Вкратце: донорство самки мечехвоста может умерить ее любовный пыл, если не убить. (Только 18 процентов мечехвостов, наблюдаемых автором, погибли.)
В то же время, процесс забора крови определенно лучше валовой добычи краба, которая имела место быть раньше, и наука доказывает что нет аналога крови мечехвоста.

Логичным вопросом будет: почему синтетическая замена для лизата амебоцитов еще не изобретена? В конце концов это не то же самое, когда мы все еще извлекаем инсулин для диабетиков из свиней. Мы используем дрожжи для его выработки, используя последовательность ДНК, которая кодирует протеин.

Вот что выясняется: компании работают над таким решением. Они не хотели бы чтобы добыча составляющих их продукции регулировалась Национальным рыбопромысловым планом, если они могут этого избежать.

В частности, биолог Динг Джек Линг из Национального Университета Сингапура успешно выработал бактериальный детектор энзимов, известный как Factor C. Он продал лицензию на производство компании Lonza, которая вывели его на рынок как продукт под названием PyroGene. Немецкая компания Hyglos работает над другим синтетическим детектором эндотоксинов. И другие, еще более совершенные технологические решения на подходе.

Итак, хорошие новости для мечехвостов! Это как бы мы открыли месторождение нефти, а кашалоты это начали праздновать (по крайней мере в воображении карикатуриста Vanity Fair).

Шутка космических масштабов может быть в том, что мечехвосты, которые последние 30 лет были весомой частью новой биотехнологической экономики, вернут свой прежний статус рыболовной наживки на хищных улиток. Представлять собой ценность во всех случаях невыгодно мечехвостам. Но не иметь никакой экономической ценности в итоге — хуже всего.

Мечехвосты — древние животные с историей более полумиллиарда лет. Они имеют свои способы вести дела, в то время как мы наблюдаем их десятилетия. Их голубая кровь? Это по той причине что медь в их крови играет ту же роль, что железо играет в нашей. Основанные на железе, переносящие кислород молекулы гемоглобина в нашей крови, дают такой красный цвет; основанные на меди, переносящие кислород молекулы гемоцианина в их крови делают ее голубой.

Наш собственный вид появился в тысячи раз позднее, придя в настоящий анатомический вид пару сотен тысяч лет назад. Давайте будем надеяться, что мы не уничтожим мечехвостов после того, как закончим клонировать их древнюю химическую мудрость.

Автор: FullThrottle

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля