Книга: Акулы: Мифы и реальность

Удивительная вещь в себе

Удивительная вещь в себе

Рассказывая о распространении акулообразных в пресных водах, мы уже коснулись большой пластичности метаболизма акул и скатов; в то же время эти животные могут рассматриваться как удивительно замкнутые системы, которые мало зависят от условий окружающей среды, например от солености воды.

Как это ни странно, но сравнительно мало зависят многие акулы и от температуры воды. Это кажется удивительным. Ведь хорошо известно, что хрящевые и костные рыбы относятся к пойкилотермным животным, температура тела которых определяется температурой окружающей среды, воды. Для большинства представителей этих классов позвоночных это так, но есть исключения. Среди костных рыб это быстроплавающие тунцы и мечерылые; температура их мускулатуры может превышать таковую воды на 4–6°. Есть «теплокровные» и среди акул.

Прежде всего акул с температурой тела, превышающей таковую окружающей среды, следует искать среди океанических видов. Такая особенность характерна для ламноидных открытого океана, прежде всего для большой белой акулы, акул-мако и сельдевых акул. Причем интересно, что чем в более холодных широтах обитает вид, тем больше разница в температуре его тела или внутренних органов и воды. Создается впечатление, что акулы изнутри «дотягивают» температуру до оптимальной, прежде всего для пищеварения. Последнее подтверждается тем, что наибольшая температура у акул наблюдается в районе желудочного тракта, особенно когда в нем есть пища.

Американские ученые[26] провели комплексные наблюдения в аквариуме и в океане (с помощью акустической телеметрической установки) за температурой тела и отдельных органов некоторых ламноидных акул и получили интересные данные. Так, температура мускулатуры у них превышает таковую окружающей воды на 2,5—11 ° (у мако — 2,5–4°, белой акулы — 4–5, атлантической сельдевой — около 8,4, тихоокеанской сельдевой — 8—11°), температура печени была выше температуры среды на 1,7–3°, а желудка — на 2,2–5°. Во всех случаях температура тела плавно убывала от осевых внутренних органов акулы к поверхности тела. Установлено, что разница в температуре тела животных и воды напрямую зависит от относительных размеров красной мускулатуры (у белой акулы на ее долю приходится около 12 % всей мускулатуры), объемов сердца и крови.

Предполагается, что тепло вырабатывается как при утилизации пищи в желудке акулы, так и в основном при микросокращениях и химических процессах, протекающих при работе красной мускулатуры акул при активном плавании.

Установлено, что работа мышц акул способствует повышению температуры (возможно, и эффективности функционирования) практически всех органов животных. Интересные опыты над акулами разных видов из отрядов ламнообразных и кархаринообразных (мако, большой белой, сельдевых, голубой и др.) провели другие американские исследователи[27]. У живых акул измеряли температуру головного мозга с помощью термистеров, введенных на длинных рычагах в мозговой канал через отверстие, проделанное в роструме. Изучение динамики теплового баланса головного мозга вели с помощью модели, сделанной из алюминия. Эта модель имела вид полого цилиндра с вмонтированными термистером и резистором. Модель помещалась в череп акулы на место центральных отделов мозга, между мощными глазодвигательными мышцами, отделенными от модели тонкими хрящевыми стенками черепа акулы.

Было установлено, что эти мышцы выделяют большое количество тепловой энергии. Температура головного мозга, а точнее его алюминиевой модели, помещенной в череп, была в среднем на 3,2° выше, а в мышцах более чем на 5° выше, чем температура окружающей воды. В 10 см от модели, в мозговом канале, температура была только на 1,3° выше температуры воды. Установлено, что количество тепла прямо пропорционально массе мышц, а на стабильное поднятие температуры модели и, следовательно, головного мозга животного на 3–4° (обычная разница температур в природе) требуется энергия 0,6 Вт. Доказано, что решающую роль в поддержании теплового баланса между головным мозгом (видимо, и другими органами) и мускулатурой играют кровеносные сосуды, выполняющие функцию тепловодов.

Таким образом, солевой обмен и терморегуляция акул свидетельствует об их высокой замкнутости и саморегуляции.

Рассмотрим особенности иммунной системы ныне живущих акул и скатов. Здесь мы сталкиваемся с удивительными фактами. Прежде всего с тем, что до настоящего момента у акулообразных не удалось ни обнаружить, ни вызвать искусственно никаких раковых и вирусных заболеваний. На сегодня, это единственная высокоорганизованная группа позвоночных животных, представители которой не подвержены заболеваниям, так или иначе связанным с иммунной системой.

Иммунная система акулообразных столь совершенна и замкнута, что обеспечивает функционирование организма животных при наличии в среде патогенных микроорганизмов и различных канцерогенов. Известны случаи, когда орудия лова доставляли на палубу судна акул и скатов со следами страшных травм — откушенными плавниками, потерями кожи и мышц на участках тела, занимающих до 10–15 % общей площади и в глубину на несколько сантиметров. Все эти раны прекрасно заросли, а животные по упитанности и внешним данным не отличались от своих неповрежденных собратьев. Все это указывает на чудодейственные особенности иммунной системы акул. Некоторые морфологические и биохимические особенности последней позволяют продолжить ее дальнейшее изучение в целях поиска препаратов и выяснения механизмов ряда страшнейших заболеваний человека (разных форм рака, СПИДа и др.).

Такие работы начались в ряде развитых стран еще в середине 60-х годов. Тогда же исследования в данном направлении вел грузинский биолог А. Гачичиладзе.

В конце 80-х годов в ряде стран были получены препараты, прошедшие клинические испытания и рекомендованные для терапии опухолевых заболеваний. Подобные препараты начали выпускать некоторые фармацевтические фирмы Англии, Японии, США и других стран. Американскими учеными был выделен, а позднее синтезирован препарат для лечения злокачественных опухолей (рекомендован для применения в комплексе с прочими методами терапии); он получен из печени акул-молотов, из-за чего и получил название «Сфирноен». Существует ряд модификаций препарата и ведутся работы по его дальнейшему усовершенствованию. Подавляющее большинство прочих аналогичных препаратов и лекарств получают из жира печени различных акул.

Работы А. Гачичиладзе завершились созданием «катрэкса»— экстракта из печени черноморского катрана. Данный препарат в отдельных случаях выступал в роли эффективного иммуностимулятора, способного подавлять определенные опухолевые процессы. Однако недоработанность «катрэкса», в частности — отсутствие данных по составу, стандартам, активному началу препарата, привела к тому, что он не выдержал испытаний и хорошая идея пропала из-за недоработки, поспешности авторов и предвзятого отношения некоторых онкологов (в основном администраторов Минздрава и АМН СССР), работы над «катрэксом» были по существу свернуты. Да и вряд ли можно было ожидать от препарата, полученного в полукустарных условиях энтузиастами, подстегиваемыми нездоровым интересом и преждевременной рекламой в широкой прессе, действенного и надежного препарата. Стоит, видимо, упомянуть, что над данной проблемой и, как мы видим, довольно успешно, в десятках стран работает более 60 лабораторий и групп, объединяющих около 2 тыс. ученых, вооруженных самой современной техникой.

Помимо печени, объектами исследования становятся и другие органы акулообразных. Здесь крупный успех выпал на долю китайских ученых. В конце 80-х годов им удалось получить препарат, с помощью которого были получены положительные результаты при лечении рака матки и некоторых форм лейкоза — рака крови. Этот препарат был получен из поджелудочной железы одного из видов глубоководных акул. К сожалению, подавляющее большинство фирм держит в секрете состав и детали работ по получению лекарств и препаратов, что не позволяет рассматривать их действие на организм больного и на собственно заболевание.

В связи с этим обратимся к исследованиям, проводимым в нашей стране, которые могут пролить свет на механизм действия препаратов, получаемых из печени и других органов акулообразных. Речь пойдет о работах группы эпигенетики (генетики развития) Института общей генетики им. Н. И. Вавилова АН СССР (г. Москва), которую возглавляет доктор биологических наук О. А. Хоперская. Одним из направлений работы группы является выделение и изучение так называемого фактора дифференцировки — биохимического начала, определяющего, чем стать в организме тем или иным зародышевым клеткам. Во взрослом организме этот фактор может стимулировать переориентацию уже существующих клеток и их функций. Из некоторых органов черноморского катрана, прежде всего «спинной струны» (хрящевой основы позвоночника), ученым из группы О. А. Хоперской удалось выделить фактор дифференцировки, действие которого проявлялось значительно сильнее действия аналогичных препаратов, полученных из других, в том числе и традиционных, источников. Удалось установить, что, воздействуя на злокачественные (раковые) клетки животных и человека, фактор дифференцировки вызывает их необратимую, стабильную нормализацию (т. е. «выздоровление»), и это их нормальное состояние становится наследуемым. Совместно с нами были предприняты попытки получения фактора дифференцировки из тканей и органов других акул и скатов, прежде всего массовых промысловых видов (акулы-няньки, серых акул и пр.). Уверены, именно здесь кроется разгадка невосприятия акулообразными раковых и вирусных заболеваний. Необходимо широкое вовлечение ныне живущих акул и скатов в фармацевтику и медицину. Последнее хорошо подтверждается и примерами применения жира печени акул в народной медицине ряда стран.

Сотрудникам О. А. Хоперской (О. В. Столбовской, М. Е. Богданову, Г. Е. Ермолову) удалось выделить его из хорды черноморского катрана и определить его молекулярную массу. Обнаружено несколько электрофоретических форм белка с молекулярной массой 70 кДа, 45–50 кДа и 23–28 кДа. Под воздействием гомогената хорды акулы раннеэмбриональные клетки шпорцевой лягушки развиваются в туловищно-хвостовые структуры. Гистологическая обработка этих экспериментов показала, что под действием гомогената хорды акулы раннеэмбриональные клетки амфибий дифференцируются в клетки хорды (частотой 26 %), мышц (52 %) и т. п.

Сравнение мезодермализующей активности хорды акулы с другими источниками, в частности с хордой осетровых, показывает, что первая является более сильным источником: так, под влиянием хорды осетра мышцы возникают лишь в 28–30 % мезотелия, а под влиянием хорды акулы — в 61 %.

Помимо расшифровки механизмов борьбы с раком, важно и то, что они являются серьезной сырьевой базой для получения препаратов, превосходя в этом многие другие источники животного и растительного происхождения. Что имеется в виду? Крупные размеры печени акул и высокое процентное содержание в ней жира (см. гл. 7). На долю печени у многих видов приходится до 12, а иногда и 15 % всей массы тела.

В то же время нельзя забывать многовековой опыт народной медицины; увлечение «чистыми» препаратами и синтезированными лекарствами показывает, что они либо менее эффективны, чем природные соединения, либо к ним крайне быстро привыкает возбудитель и они перестают на него действовать (например, ряд антибиотиков и др.), да и вредных побочных эффектов искусственные лекарства вызывают много. Мне кажется, что использование природных препаратов, полученных из животных (их органов) или растений, всегда будут эффективнее и надежнее. В этих случаях организм и болезнь, естественно, имеют дело с комплексными соединениями или сложными органическими (иногда и минеральными) смесями, компоненты которых постоянно взаимодействуют. Очевидно, в борьбе с недугом имеет место как стимулирование работы отдельных компонентов смеси (вспомните сказочные средства ведьм и колдунов, ведь в каждой сказке есть доля истины) другими компонентами или их составляющими (например, активными только в данной смеси радикалами), так и закономерное переключение компонентов, что позволяет лекарству проводить целые циклы «лечения» с взаимозаменяющимися и даже блокирующими «операциями». Создание и даже моделирование подобных механизмов и процессов полностью искусственно, за счет синтеза, вряд ли достижимо в реально обозримом будущем.

Помимо использования лечебных препаратов, полученных из организма акулообразных, очень перспективно использование подобных препаратов в качестве иммуностимуляторов, прежде всего для людей, работающих в экстремальных условиях (в пустыни, космическом пространстве, с химическими препаратами и аллергентами и т. п.), а также беременных женщин с повышенной аллергентностью и людей с нарушениями работы иммунной системы (при предрасположенности к аллергентам и т. п.).

Детальное изучение иммунной системы ныне живущих акул и скатов крайне важно для понимания механизмов взаимодействия ее составляющих в организме в целом как в естественных условиях, так и в случае опасности возникновения тех или иных отклонений и нарушений, вызванных вмешательством извне и дефектами развития организма (включая генетические нарушения).

Таким образом, мы видим, что современные акулообразные, как примитивные реликтовые, так и прогрессивные виды и формы, представляют собой, идеально замкнутые живые системы, удивительные вещи в себе, особенности осморегуляции, поддержания теплового баланса и иммунной систем которых позволяют им как противостоять неблагоприятным условиям внешней среды, так и успешно конкурировать с другими обитателями океана.

Большой сложно организованный головной мозг, высоко развитая нервная система и органы чувств делают акул и скатов прекрасно приспособленными для жизни в океане и пресных водах. А если к этому добавить и весьма высокий уровень организации системы воспроизводства себе подобных, то станет ясно, что утверждения о примитивности акулообразных порождены, во-первых, еще слабой изученностью этой группы первичноводных позвоночных и, во-вторых, инерционностью мышления отдельных авторов.

А как же быть с чертами, бесспорно указывающими на их примитивность? Давайте рассмотрим некоторые из них.

Прежде всего такой чертой представляется хрящевой скелет акулообразных. Известные эмбриологи прошлого века (в том числе и отечественные), тщательность методов работы которых вызывает восхищение и сегодня, обнаруживали у эмбрионов акул клетки — предвестники костной ткани, отсутствующие на более поздних стадиях онтогенеза. Этот факт очень любопытен сам по себе, но, к сожалению, до сего дня он не получил удовлетворительного объяснения. Можно пофантазировать и прийти к простой, но, по мнению некоторых ученых, очень крамольной мысли: а зачем было акулообразным менять вполне устраивающий их хрящевой скелет на костный? Может быть, те эмбриональные следы — свидетельство попытки такой замены? На примере эволюции воспроизводительной системы, головного мозга, иммунной и других систем акул и других позвоночных (с костным скелетом) мы хорошо видим, что акулы и скаты весьма успешно соревнуются с ними, часто обгоняя, и могут быть по отдельным критериям развития сопоставимы с некоторыми млекопитающими. Чем не параллельная эволюция на основе хрящевого скелета, тем более что типичный костный скелет костистых рыб и птиц не уберег их от развития в тупиковом направлении, если рассматривать появление Homo sapiens как закономерный эволюционный процесс.

Если предположить, что наши весьма отвлеченные рассуждения близки или соответствуют истине, то становится понятным, что также не очень нужно было акулам усложнение кровеносной системы, сердца и т. п. Наличие спирального клапана в пищеварительной системе акул и клоаки (вместо раздельных анального и полового отверстий) — признаки сравнительно примитивные, если уравнивать их биологическое и эволюционное значения для всех позвоночных животных. Если же рассматривать последних в виде двух ветвей в эволюции, упрощенно — хрящевой и костной, разделившихся около 450 млн лет тому назад, эту ценность морфологических признаков необходимо будет дифференцировать, а следовательно, и примитивность признака станет относительной.

Судя по приведенным данным, современных прогрессивных акул можно смело отнести к весьма высокоорганизованным и процветающим обитателям океана, проникающим и в некоторые пресные воды. При этом следует помнить, что мы знаем далеко не все не только о биологии акулообразных, но и о распределении этих животных в водах планеты. Подтверждением тому является и поимка в 1976 г. первой особи крупной (не менее 4,5 м длиной) пелагической акулы (Megachasma pelagios) и обнаружение серии реликтовых шестижаберных скатов. Возможно, глубины океана хранят новые загадки и разгадки, которые преподнесут науке акулы. Ведь почти все акванавты-наблюдатели, работавшие на больших глубинах, начиная с У. Биба, опускавшегося в батисфере собственной конструкции у Багамских островов в первой половине века, рассказывают о встречах с акулами и скатами, видовую принадлежность которых им не удалось определить. В уже упоминавшейся книге советский ихтиолог Н. В. Парин пишет: «…Centroscymnus coelolepis, поимка которой зарегистрирована в 3675 м от поверхности, принадлежит рекордное по глубине нахождение среди всех хрящевых рыб (правда, еще глубже — на глубине более 6000 м — наблюдали из батискафа не определенных до вида колючих акул, отнесенных к роду Centrophorus)»[28].

В любом случае, современные акулообразные — любопытнейшие обитатели океана, которых все еще незаслуженно часто относят к примитивным «низшим» рыбам. Что это далеко не так, мы с вами убедились в этой главе. У акул еще много загадок — необходимость вечного движения, чтобы не задохнуться от прекращения доступа воды к жабрам и тут же — «акульи спальни», в которых акулы находятся в неподвижности, в своеобразном летаргическом сне. Удивительная активность и подвижность, требующие огромных расходов энергии (как мы понимаем) и… удивительно малые потребности в пище. Роль морского санитара и нападение на явно несъедобные объекты, например подводные телефонные и телеграфные кабели и многое другое.

Многочисленные тайны акулообразных, а мы видим, что их решение во многом может помочь человеку, возможно разрешить только при последовательном изучении этой группы позвоночных. Только-только ученые начали пересматривать устаревшие взгляды на акул, стали применять при их изучении современные методы и приборы, вести работы в открытом океане, в океанариумах и в лабораторных аквариумах. Еще совсем не изучены генетика акул и скатов, особенности организации их нейронов и медиаторов, динамика численности и границы ареалов многих видов. Но уже есть работы по оценке значения акул в экосистемах океана, ведутся опыты по использованию их в медицине, гидро- и аэробионике…

Место ныне живущих акул и их предков еще не до конца определено в системе животного мира Земли, по мы постепенно приближаемся к пониманию и решению этой проблемы. Надеюсь, эта глава книги заинтересовала читателя, позволила ему по-иному взглянуть на акул и скатов.