Kailie smilšrači un medicīnas nākotne: intervija ar Dr. Krisu Folksu

Kailie smilšrači ir pazemes grauzēji, kuru dabiskais areāls ir Austrumāfrika. Tie gandrīz nenoveco, teju nekad nesaslimst ar vēzi un ilgstoši spēj izdzīvot bez skābekļa. Ja izdosies atšifrēt viņu bioloģijas noslēpumus, tas varētu pavērt ceļu jaunām zālēm pret vēzi, sirdslēkmēm, Alcheimera slimību un pat atkarībām.

Londonas Queen Mary University profesors Kriss Folkss, viens no pasaulē vadošajiem šo neparasto dzīvnieku pētniekiem, Altezza Travel skaidroja, kā šo Āfrikas grauzēju īpašības kādu dienu varētu mainīt medicīnu un cilvēku veselības aprūpi.

Tie reti slimo un gandrīz neizrāda novecošanas pazīmes

Cik ilgi Jūs pētāt kailos smilšračus?

Es ar tiem strādāju kopš 1986. gada. 1987. gadā, kad rakstīju doktora disertāciju, devos uz Keniju – tur veicu savu pirmo lauka darbu. Kopš tā laika Āfrikā esmu bijis daudzkārt.

Vienlaikus visus šos gadus laboratorijā esam uzturējuši kailo smilšraču vairošanās populāciju – sākumā Londonas Zooloģijas biedrībā, vēlāk Queen Mary Londonā, kur strādāju tagad. Tas ļāva man turpināt tos pētīt, paralēli strādājot pie citiem projektiem. Daudzi no tiem saistīti ar citām Āfrikas smilšraču sugām, ko pētu kopā ar savu ilggadējo kolēģi, profesoru Naidželu Benetu no Pretorijas Universitātes.

Kas Jūs šajos dzīvniekos ieinteresēja?

Sākumā mani fascinēja viņu sabiedrības uzbūve. Kailie smilšrači dzīvo gandrīz kā bites vai skudras: kolonijā var būt līdz 300 dzīvnieku, bet tajā ir 1 karaliene un 1 līdz 3 tēviņi, kas ar viņu pārojas. Karaliene nomāc pārējo vairošanos, tāpēc lielākā daļa visu mūžu strādā un palīdz savai kolonijai.

Un cik ilgi tie dzīvo?

Nezinu, vai konkrētais smilšracis vēl ir dzīvs, taču pēdējo reizi, kad runāju ar savu kolēģi Rošelu Bufenšteinu**Rošela Bufenšteina ir amerikāņu bioloģe, kas pazīstama ar pētījumiem par dzīvo organismu novecošanu., viņai bija 37 gadus vecs kailais smilšracis. Dzīvniekam peles izmērā tas ir ārkārtīgi ilgs mūžs. Peles reti dzīvo ilgāk par 2 vai 3 gadiem.

Turklāt runa nav tikai par viena dzīvnieka mūža garumu. Kailie smilšrači kopumā gandrīz nekad neslimo un praktiski neizrāda novecošanas pazīmes. Zinātnieki visā pasaulē pēta šo grauzēju uzvedību, ģenētiku, vairošanos un novecošanas procesus, lai saprastu, kā tie spēj dzīvot tik ilgi un saglabāt tik labu veselību.

Citiem vārdiem, viņu bioloģiskais vecums būtiski atšķiras no hronoloģiskā vecuma?

Tieši tā.

Novecošanas pētījumos salīdzinoši jauns jēdziens ir „epigenētiskais pulkstenis”. Dzīvajiem organismiem kļūstot vecākiem, uz to DNS parādās sīkas ķīmiskas iezīmes. Laika gaitā tās uzkrājas arvien lielākā skaitā, izplatās pa genomu un ietekmē gēnu darbību. Šķiet, ka tā ir daļa no dabiskā novecošanas procesa. Analizējot šīs iezīmes, var novērtēt dzīvnieka vai cilvēka vecumu.

Pašlaik mēs pētām šo mehānismu kailajos smilšračos. Vai ķīmisko iezīmju uzkrāšanās ir tikai novecošanas blakusprodukts, vai arī tā patiešām palīdz virzīt šo procesu? Ja zinātniekiem izdosies uz šo jautājumu atbildēt, mēs varēsim labāk saprast, vai novecošanu iespējams palēnināt.

Jūs domājat cilvēka novecošanu?

Jā. Nākotnē zināšanas, kas iegūtas, pētot kailos smilšračus, varētu palīdzēt stiprināt cilvēku veselību un pagarināt aktīvas, veselīgas dzīves periodu.

Varētu pat teikt, ka veselīgas dzīves ilguma pagarināšana ir daudz vēlamāks mērķis nekā vienkārša mūža pagarināšana.

Kailie smilšrači ir noturīgi pret sirdslēkmēm, insultu, vēzi un demenci

Aplūkosim viņu neparastās īpašības tuvāk. Vai taisnība, ka kailie smilšrači bez skābekļa spēj izdzīvot ilgāk nekā jebkurš cits zīdītājs?

Jūras zīdītāji var ienirt un aizturēt elpu līdz 90 minūtēm. Tomēr tiem ir īpaši fizioloģiski pielāgojumi, kas ļauj uzkrāt skābekli audos, tāpēc visu šo laiku tie patiesībā nav pilnībā bez skābekļa.

Savukārt kailais smilšracis pilnīga skābekļa trūkuma apstākļos spēj izdzīvot 18 minūtes. Tas patiešām ir iespaidīgi.

Reiz mēs iemidzinājām vienu dzīvnieku, lai izņemtu nelielu abscesu. Pagāja ļoti ilgs laiks, līdz tas aizmiga, un operācijas laikā tas pārstāja elpot. Veterinārārsts teica: „Mēs viņu zaudējām.” Es atbildēju: „Neuztraucieties, viņš pamodīsies.” Apmēram pēc 10 minūtēm smilšracis atgriezās dzīvē, piecēlās un aizskrēja, it kā nekas nebūtu noticis. Veterinārārsts bija satriekts – viņš neko tādu iepriekš nebija redzējis.

Vai varat izskaidrot, kā šis process darbojas?

Kad skābekļa ir maz, pirmās cieš sirds un smadzenes – to zinām no insultiem un sirdslēkmēm. Taču kailajiem smilšračiem smadzeņu šūnas pārslēdzas uz citu „degvielas režīmu”: no glikozes uz fruktozi. Tas ļauj uzturēt dzīvībai svarīgās funkcijas pat galējos apstākļos. Šis mehānisms ir pielāgojums viņu neparastajai dzīves videi. Savvaļā kailie smilšrači mīt dziļos, šauros pazemes tuneļos un kamerās, kur var pulcēties vairāk nekā 100 dzīvnieku un skābekļa līmenis ir ārkārtīgi zems.

Mūsu pētījumi arī parādījuši, ka kailajiem smilšračiem ir pilnīgi atšķirīgi sirds metabolisma modeļi. Viņu sirdīs ir arī liels daudzums glikogēna – dzīvnieku cietes, kas ātri noārdās, ražojot enerģiju. Lielākajai daļai zīdītāju glikogēns glabājas aknās, bet smilšrači to lielā daudzumā saglabā sirdī. Tas ir ievērības cienīgi.

Cilvēka auglis grūtniecības laikā attīstās augļūdeņos, tomēr spēj saņemt skābekli. Vai šeit ir kādas paralēles?

Cilvēka auglim sirdī patiešām ir glikogēna rezerves, taču tās pazūd tūlīt pēc piedzimšanas, kad bērns sāk elpot. Kailajiem smilšračiem šīs rezerves saglabājas. Tāpēc brīdī, kad skābekļa kļūst maz, viņu organisms var pārslēgties uz alternatīvu metabolisma režīmu un izmantot šo glikogēnu enerģijas ražošanai. Vismaz tāda šobrīd ir mūsu hipotēze.

Mēs ceram, ka šo neparasto mehānismu izpratne ar laiku palīdzēs izstrādāt jaunas sirds slimību ārstēšanas metodes.

Ir zināms arī tas, ka kailie smilšrači gandrīz nekad nesaslimst ar vēzi. Kāpēc tā?

Šķiet, tam ir vairāki iemesli, un daudzi no tiem saistīti ar dzīvi pazemē. Viens no vislabāk izpētītajiem piemēriem ir viņu neparastā hialuronskābes jeb hialuronāna forma. Šī viela ir arī citiem zīdītājiem, tostarp cilvēkiem – tā piesaista ūdeni, uztur ādas mitrumu, aizsargā locītavas un palīdz brūcēm sadzīt.

Kailajiem smilšračiem zinātnieki atklāja mutāciju gēnā, kas kodē hialuronānu. Šķiet, šī specializētā molekulas versija sākotnēji attīstījusies kā pielāgojums pazemes dzīvei: tiek uzskatīts, ka tā padara ādu neparasti elastīgu, palīdzot dzīvniekiem pārvietoties pa šauriem, raupjiem tuneļiem.

Vēlāk pētnieki noskaidroja, ka tās pārveidotā struktūra kavē arī audzēju veidošanos. Un tā nav vienīgā aizsardzība. Kailie smilšrači efektīvāk labo bojātu DNS un ātrāk aptur bīstamu šūnu dalīšanos.

Vai šīs zināšanas var izmantot medicīnā?

Jā. Kad pētnieki ievietoja pelēs šī gēna versiju no kailā smilšrača, pārveidotie dzīvnieki sāka ražot tādu pašu hialuronāna formu. Rezultātā tie dzīvoja ilgāk, saglabāja labāku veselību un uzrādīja lielāku noturību pret vēzi.

Šie atklājumi noteikti palīdzēs labāk izprast dabiskos vēža noturības mehānismus un, iespējams, nākotnē tos izmantot cilvēku medicīnā, kā jau liecina agrīni pētījumi ar transgēnām pelēm. Lai gan doma par kailo smilšraču gēnu ievadīšanu cilvēkos, protams, ir pretrunīga.

Šķiet, kailajiem smilšračiem neattīstās arī Alcheimera slimība. Kāpēc?

Par spīti lielajam vecumam viņu smadzenes saglabājas veselas, lai gan tajās uzkrājas tie paši proteīni, kas parasti ierosina Alcheimera slimību. Tie ir beta amiloīds un tau – vielas, kas cilvēkiem veido kaitīgus izgulsnējumus. Laika gaitā šie izgulsnējumi krājas, traucē neironu darbību un iznīcina smadzeņu šūnas.

Kailajiem smilšračiem līdzīgi izgulsnējumi ar vecumu parādās, taču tie nenodara nekādu kaitējumu. Šķiet, dzīvniekiem ir dabiska noturība.

Tāpēc kailie smilšrači ir dabisks noturības modelis pret šo slimību. Izpratne par to, kā šis mehānisms darbojas, ir ārkārtīgi nozīmīga iespējamu Alcheimera slimības ārstēšanas metožu izstrādei cilvēkiem.

Turklāt kailie smilšrači gandrīz nejūt sāpes. Vai to izpēte varētu palīdzēt radīt efektīvākus pretsāpju līdzekļus?

Tie ir pārsteidzoši nejutīgi pret noteiktiem sāpju veidiem, īpaši pret sāpēm, ko izraisa ķīmisks kairinājums vai skāba vide. Piemēram, pret dedzināšanas sajūtu gļotādās pēc čili vai skābu šķidrumu iedarbību uz ādu vai vaļēju brūci.

Arī šeit pamatā ir gēnu pārmaiņas, kas saistītas ar viņu pazemes dzīvesveidu. Un jā – šie atklājumi jau tiek izmantoti iespējamu neopioīdu pretsāpju līdzekļu izstrādē, kas neizraisa atkarību. 

Jaunu smilšraču sugu atklāšana Tanzānijā

Cik saprotu, Jūs esat palīdzējis identificēt vairākas iepriekš nezināmas smilšraču sugas Tanzānijā. Kāpēc šie atklājumi ir nozīmīgi?

Jaunu zīdītāju sugu atklāšanai ir plaša nozīme arī ārpus Tanzānijas, jo jaunus zīdītājus atrod reti.

Šis stāsts sākās 20. gadsimta 90. gadu sākumā un ir saistīts ar manu kolēģi, profesoru Naidželu Benetu no Pretorijas Universitātes. Viņš un es piedalījāmies konferencē Tanzānijā, kur satikām mūsu tanzāniešu kolēģi, profesoru Džordžiju Mgodi. Kopā nolēmām sākt projektu, lai pētītu Tanzānijā dzīvojošos smilšračus, jo tolaik par tiem bija zināms ļoti maz.

Paraugi, ko Džordžijs savāca Hananga kalnā un Udžidži pilsētas apkārtnē, izrādījās ģenētiski atšķirīgi no visa, ko līdz tam bijām redzējuši. Mums radās aizdomas, ka tās varētu būt iepriekš nezināmas sugas, tāpēc bija jāatgriežas un jāievāc papildu dati.

Galu galā mēs formāli aprakstījām un nosaucām 2 jaunas sugas: Fukomys hanangensis, kas dzīvo Hananga kalnā un tā apkārtnē, un Fukomys livingstoni no Udžidži.

Tātad Jūs devāties uz Tanzāniju tieši šo sugu meklējumos?

Pēdējā lauka ekspedīcija, kurā kopā ar Džordžiju devos 2019. gadā, bija īpaši veiksmīga. Mums izdevās apsekot un notvert dzīvniekus Hananga kalnā aptuveni 1 957 m augstumā. Šajā braucienā atklājām arī vairākas jaunas populācijas, tostarp Nou Forest rezervātā netālu no Hananga kalna.

Diemžēl drīz pēc tam Džordžijs pēc īsas slimības nomira, un mums vairs nebija iespējas pa īstam pavirzīties uz priekšu šo sugu izpētē.

Vai tas nozīmē, ka šobrīd Tanzānijā neviens aktīvi nemeklē nezināmus smilšračus? Vai jaunatklātajām sugām nepieciešama aizsardzība?

Par Udžidži smilšračiem joprojām zinām ļoti maz. Ir vajadzīgs plašāks lauka darbs.

Savukārt Hanangas smilšracis ir endēmisks: šī ir vienīgā vieta uz planētas, kur tas sastopams. Tas ļāvis mums sākt gatavot pieteikumu Hananga un Nou Forest aizsargājamajām zonām, lai tās iegūtu bioloģiskās daudzveidības ziņā nozīmīgas teritorijas (Key Biodiversity Area) statusu.

Šādu statusu piešķir ekspertu zinātniskās grupas starptautisko dabas aizsardzības organizāciju ietvaros. Kad teritorija tiek iekļauta reģistrā, tā kļūst par prioritāti aizsardzībai un finansējumam. Tas cita starpā palīdzēs aizsargāt Hananga un Nou Forest mežus.

Want to know more about Tanzania adventures?

Get in touch with our team! We've explored all the top destinations across Tanzania. Our Kilimanjaro-based adventure consultants are ready to share tips and help you plan your unforgettable journey.

Discover more interesting articles