Пламенный насос. Естественная история сердца - [35]

Стоит отметить, что способность переносить обезвоживание не слишком редка среди лягушек. Наземные лягушки и жабы часто проявляют толерантность к высыханию. Вполне возможно, что эволюция просто улучшила эту систему, чтобы повысить устойчивость к замораживанию. В конце концов Костанцо с коллегами пришли к выводу, что обезвоживание и перенос жидкости в цело́м позволяет лягушке заморозить в теле много воды, не рискуя повредить органы, поскольку большая часть льда накапливается за пределами жизненно важных областей. Когда наступает весна и лягушка оттаивает, полученная вода возвращается для регидратации клеток, а избыток глюкозы уходит в печень, где снова перерабатыватся в гликоген и сохраняется.

Интересно, что ни Костанцо, ни другим исследователям не ясно, что именно стимулирует сердце снова биться после оттаивания. Нельзя указать на какую-то определенную температуру или время в процессе оттаивания, когда запускается сердцебиение. Но что бы ни стимулировало оживление – его не смогли пронаблюдать в лабораторных исследованиях близкого наземного рода, северной леопардовой лягушки (Lithobates pipiens).

– После оттаивания было несколько ударов сердца, – сказал Костанцо. – И казалось, что [частота сердечных сокращений] собирается увеличиться и нормализоваться. Но потом все просто пошло прахом.

Он рассказал, что четкого объяснения разным реакциям у двух близких родов нет, но, вероятно, у этих лягушек просто не сформировались защитные приспособления как у Rana sylvatica.

Я спросил Костанцо, не остается ли у лесных лягушек каких-либо неблагоприятных последствий замораживания. Он объяснил, что, хотя нет никаких доказательств того, что замораживание влияет на продолжительность жизни лягушек, оно воздействует на эффективность спаривания, поскольку недавно оттаявшие лягушки проявляют мало интереса к противоположному полу.

В лабораторных экспериментах на самцах лесных лягушек, которых поместили в пластиковые испытательные зоны, Костанцо и его команда показали, что испытуемые проявляли мало интереса к сексу в течение суток после оттаивания. И даже по истечении этого времени, в лабораторных условиях они не могли потягаться с контрольными образцами, которых не замораживали³⁸. Одна из гипотез заключается в том, что организмы оттаявших лягушек слишком заняты избавлением от обильного количества глюкозы, чтобы справиться с трудностями спаривания. Другим существенным негативным фактором может быть то, что, хотя часть глюкозы, используемой в процессе замораживания, получается из гликогена, накопленного в печени, дополнительный гликоген поступает в результате распада собственного тела лягушки. Из-за этой формы аутоканнибализма масса прыжковых мышц ног за время спячки может уменьшиться на 40 %[65]. В результате свежеоттаявшие самцы лягушек могут быть физически не способны преследовать самок – до тех пор пока мышцы конечностей не восстановят прежний размер и функции.

Этот временный провал в сексуальной жизни оттаявших древесных лягушек – пример компромиссов, связанных со всеми приспособительными механизмами. Например, замкнутые системы кровообращения могут транспортировать больше газов, отходов и питательных веществ, но их обслуживание обходится дороже (с точки зрения энергии). Кроме того, из-за своей сложности эти системы более восприимчивы к поломкам. Это отличительная черта эволюционной биологии: организмы, которые получают преимущество, почти наверняка одновременно платят за это. Возможно, самый известный пример компромисса связан с серповидно-клеточной болезнью, наиболее распространенной из наследственных заболеваний крови.

Как многие из нас узнали на уроках биологии в средней школе, гены – это крошечные участки наших наследственных чертежей, которые контролируют развитие одного или нескольких признаков (например, цвета волос или группы крови). Они ходят парами, причем каждый ген из пары располагается на одной из двух сходных (то есть гомологичных) хромосом. У людей 23 пары гомологичных хромосом, и в общей сложности они содержат где-то от 20 до 24 тысяч генов. Возможно, вы также помните, что мы получаем одну хромосому в каждой паре – а следовательно, один ген в каждой паре – от матери, а вторую от отца. Это происходит, когда один из папиных сперматозоидов сливается с одной из маминых яйцеклеток, образуя единую клетку, которая размножается, развивается и дифференцируется в нас.

Как выяснилось, гены, которые вызывают серповидно-клеточную болезнь, становятся проблемой, только если у кого-то оказывается две копии гена этого заболевания. И в некоторых этнических группах невероятно распространена одна унаследованная копия. Примерно 8 % афроамериканцев – носители серповидно-клеточной болезни, это означает, что они получили один ген мутантного гемоглобина либо от матери, либо от отца – но не от обоих. Эти носители, как правило, живут нормальной жизнью, без каких – либо проблем со здоровьем, связанных с серповидными клетками.

Однако, когда человек рождается с двумя мутантными генами гемоглобина, возникают серьезные проблемы из-за выработки аномальной формы этого белка, называемой гемоглобином S