Jennifer Zaspel nie potrafi wyjaśnić, dlaczego zdecydowała się wsadzić kciuk do butelki po ćmy. Chciałem tylko. Złapała ćmy w lipcową noc na rosyjskim Dalekim Wschodzie i złapała Calyptrę z brązowymi lokami na skrzydłach, które przypominają suszone liście, w plastikowej butelce. Z 17 tropikalnych gatunków kalipry osiem było wampirami. Samce czasami odchodzą od swojej owocowej diety, zatapiając swoje mocne szczęki w ssakach, takich jak bydło, tapiry, a nawet słonie i ludzie, aby napić się świeżej krwi.
Ale Zaspel wierzył, że znajduje się poza terytorium, na którym mogła spotkać gatunek wampirów. Złapała C. thalictri, powszechnie znaną w Szwajcarii, Francji, a nawet w Japonii jako surowiec zjadający owoce.
Przed zwinięciem butelki na ćmę „po prostu wkładam do niej kciuk, żeby zobaczyć, co zrobiła” - mówi Zaspel. „Przekłuła mi kciuk i zaczęła mnie jeść”.
To tyle, jeśli chodzi o osiem wampirów. Zaspell, entomolog z Milwaukee Public Museum, wciąż jest zaintrygowana genetyką ćmy w dwóch rosyjskich lokalizacjach, które odwiedziła w 2006 roku. Samce ugryzą badacza w palec, jeśli zostaną im zaoferowane, ale badania genetyczne pokazują, że te ćmy znajdują się na liście przyjaznych gatunków. A przynajmniej powinni.
Trąba Calyptra thalictri pobiera krew od naukowca. Przez długi czas uważano, że ćma ta żywi się wyłącznie owocami, ponieważ jej trąbka jest lepiej przystosowana do nabijania śliwek niż kciuk.
„Porównałbym to do użądlenia przez pszczołę” - mówi Zaspel. Z korzyścią dla nauki jeden z kolegów Zaspela dobrowolnie udokumentował to doświadczenie, odnotowując, że ćma zjadała przez 20 minut. Te ukąszenia na pewno nie pozostają niezauważone. Te ćmy i inne wampiry ryzykują życiem podczas karmienia.
Przerywanie od czasu do czasu czerwonych śniadań lub próba przetrwania samą krwią jest znacznie trudniejsze niż pokazano na filmach. Stosunkowo niewiele zwierząt prowadzi podobny tryb życia: niektóre owady i inne stawonogi, niektóre mięczaki, niektóre ryby, czasami ptaki i oczywiście trzy gatunki nietoperzy.
Film promocyjny:
Krew nie jest najłatwiejszym pokarmem. Zwierzę zwykle stara się wchłonąć jak najwięcej pożywienia na raz. Ale przy tak heroicznych tomach krew może być toksyczna. To powiedziawszy, samo krwawe jedzenie nie wystarczy, ponieważ brakuje niektórych podstawowych składników odżywczych. Przy takim stylu życia jelita mają specjalną fizjologię. Nowoczesne narzędzia genetyki i biologii molekularnej ujawniają ukrytą specjalizację wymaganą do żywienia krwią, a także brutalne praktyki, które czasami prowadzą do skrajności, takie jak przenoszenie krwi z ćmy na ćmę. Chociaż wiele z tych biologicznych adaptacji nigdy nie dorówna mocy nieśmiertelnych wampirów, pod pewnymi względami można je uznać za super moce.
Duży talerz
Aby zrozumieć ryzyko, jakie podejmują prawdziwe wampiry, wyobraź sobie zwierzę, które waży 35 milionów razy. Teraz spróbuj go ugryźć. Wystarczająco silny, żeby krwawić.
Oczywiście to wpadnie w szał. „Możesz łatwo zostać zabity przez żywiciela” - mówi molekularny fizjolog owadów Pedro Oliveira z Uniwersytetu Federalnego w Rio de Janeiro. Mnożnik wynoszący 35 milionów stosuje się do 2 miligramowego komara atakującego 70-kilogramową osobę.
Znalezienie tak gigantycznego źródła krwi nie jest łatwe. „Jeśli wejdziemy do lasu, będą setki metrów odległości między żywicielami kręgowców, a setki metrów będą dla nas jak kilometry” - mówi Oliveira. Mały wampir musi wtedy znaleźć kapilarę, którą mógłby przegryźć, zaledwie kilka milimetrów pod powierzchnią skóry. W przypadku ludzi tylko około 10% skóry jest odpowiednie.
Profesjonalista ssący krew, chrząszcz Rhodnius prolixus, ma w jelitach enzymy, które powstrzymują tyrozynę w pożywieniu przed krystalizacją i przekłuwaniem tkanki.
Biorąc pod uwagę niebezpieczeństwa i wyzwania, przed którymi stoją dawcy krwi, „większość z nich stara się zminimalizować liczbę wizyt” - mówi Oliveira. Piją szybko i dużo piją. Młody krwiopijca, zdolny do roznoszenia wyniszczającej choroby Chagasa, wypija krew 10 razy większą niż w ciągu zaledwie kilku minut.
Aby powiązać to z fizjologią człowieka? Zapomnij o tym. Są ludzie, którzy celowo piją krew, i to inna historia, ale nawet niewielkie ilości według wampirów - jak krew połykana przez krwawienie z nosa - mogą powodować rozstrój żołądka, co oznacza biegunkę, mówi Thomas Gantz z David Geffen School of Medicine of Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles. Świeża krew jest trudna do strawienia dla ludzkiego jelita, a bardzo mało wody jest pobierane z krwi i wysyłane do nerek. Gantz porównuje krew do roztworów, które ludzie piją w celu oczyszczenia układu pokarmowego, szybko i niewygodnie, do kolonoskopii.
Składniki, które byłyby nieszkodliwe w dużych ilościach, mogą być toksyczne przy wysokim spożyciu krwi. „Dawka determinuje truciznę” - mówi Oliveira.
Usuń wodę z krwi i uzyskaj 90% białka. Oliveira zmierzył się z niebezpieczeństwem tego białka, badając w swoim laboratorium genetykę jednego z amerykańskich chrząszczy, Rhodnius prolixus. Ten chrząszcz w kształcie łzy, z ciałem zwężającym się ku głowie, chowa się w szczelinach wewnątrz lub na zewnątrz. W nocy chrząszcze samce i samice szukają ludzi, ich zwierząt domowych lub innych ssaków na posiłek z krwi. Ten chrząszcz jest niezwykle skryty i, w przeciwieństwie do ćmy wampirów, po ugryzieniu nie budzi swojej ofiary. W przeciwieństwie do komarów, których ukąszenia przenoszą patogeny przez ślinę, chrząszcz ten przenosi pasożyty choroby Chagasa przez odchody, które pozostawia na żywicielu.
Naukowcy wykazali w 2014 roku, że spośród wszystkich aminokwasów znajdujących się w tej dużej porcji napoju, sama tyrozyna zawiera szeroki wachlarz enzymów gotowych do jej rozbicia w żołądku chrząszcza. Znalezienie enzymów rozkładających tyrozynę w jelitach jest „trochę dziwne” - mówi Oliveira. U ssaków wątroba i nerki są jedynymi narządami zawierającymi enzymy rozkładające tyrozynę. Ponownie, większość ssaków nie zalewa jelit samym białkiem.
Kiedy naukowcy wyłączyli zdolność chrząszczy do rozbijania tyrozyny, genetycznie lub przez chemiczne blokowanie enzymów, chrząszcze zdechły po obiedzie. Oliveira i współpracownicy napisali o tym w Current Biology w 2016 roku. Niektóre z martwych chrząszczy wykazały, że kryształy tyrozyny przebiły jelita i wlały jego zawartość do jamy ciała. Naukowcy zauważyli, że odkrycie to może pewnego dnia dać biologom molekularnym ich własny lek, który posłuży do zabijania wampirów.
Ssanie krwi u stawonogów rozwijało się niezależnie kilka razy (do 21), ale najczęściej wampiry musiały rozwiązywać te same problemy z różnymi dziwactwami biochemicznymi. Jednak detoksykacja tyrozyny może być problemem, z którym wiele linii krwi rozwiązało się w niezwykle podobny sposób, powiedziała Oliveira.
Pierwsza broń, która wyłącza chemię ogólną, to związki hamujące enzym HPPD. Enzym hamuje rozkład tyrozyny i to nie tylko u wspomnianych chrząszczy. W testach metoda była bezpieczna dla chrząszczy mlecznych i mączniaków.
Złej krwi
Tyrozyna to tylko jeden ze składników odżywczych, które stają się toksyczne z powodu objętości. W prawdziwym świecie zdolność wampirów do wydalania odpadów jest znacznie ważniejsza niż fikcyjna moc do podnoszenia ciężarówek.
Nefrolog Jonas Axelsson z Instytutu Karolinska w Sztokholmie i jego współpracownicy badają funkcję nerek u nietoperzy wampirów w porównaniu z ich rodzeństwem żyjącym na owocach lub nektarze. Dieta człowieka zazwyczaj zawiera od 50 do 120 gramów białka dziennie, ale jeśli jest karmiona jak nietoperz wampir, ludzki odpowiednik to 6000 gramów białka dziennie na 70-kilogramowy organizm. To przedawkowanie białka oznacza, że te nietoperze mają stężenie białka w produktach przemiany materii białek, takich jak mocznik, co natychmiast prowadzi do niewydolności nerek u ludzi.
Ale myszy wampirów są w porządku. Ich nerki są tego samego rozmiaru co inne nietoperze. Myszy wampirów poświęcają więcej miejsca długim kanalikom, które wchłaniają składniki odżywcze ze świeżo przygotowanego moczu - zauważa.
Większość białka we krwi to hemoglobina, cudowna cząsteczka zawierająca żelazo, która przenosi tlen w całym organizmie i pomaga kręgowcom rosnąć i rosnąć. Jednak szybkie trawienie takiej ilości hemoglobiny może spowodować uwolnienie do krwiobiegu potencjalnie toksycznej dawki żelaza. Zdrowy człowiek może uszczęśliwić swojego lekarza stężeniem żelaza we krwi rzędu 127 mikrogramów na 100 mililitrów. Jednak stężenia 200 razy wyższe nie wydają się szkodzić larwom minoga. Larwy pobierają żelazo, jedząc wszystko, co znajdą. Gdy minogi morskie (Petromyzon marinus) dojrzewają, rozwijają bezlitosne rzędy zębów, którymi wbijają się i wysysają krew z innych ryb. W tym samym czasie stężenie żelaza we krwi spada - do około 10-krotności poziomu zdrowego dla człowieka.
Ale jeszcze gorsze od wysysających krew minogów morskich jest wydzielina, która zapobiega krzepnięciu krwi ofiary.
Minogi najpierw przyklejają się do skóry, co przypomina „nawilżoną przyssawkę na twarzy” - mówi specjalistka od minoga i biolog Margaret Docker z University of Manitoba w Winnipeg w Kanadzie. W ramach eksperymentu pozwoliła wysysającemu krew srebrnemu minogowi (Ichthyomyzon unicuspis) ugryźć ją w kość policzkową. Występują w jeziorach i strumieniach w Ameryce Północnej. Tylko połowa z 38 gatunków minogów na świecie wysysa krew.
Minogi dobrze chwytają zdobycz. Niektóre nie odłączają się nawet podczas wjeżdżania na wodospady lub zapory. Niezwykle rzadko zdarza się, aby ryba zdążyła upuścić minoga, zanim złapie zęby za język lub dysk w jamie ustnej i uwolni antykoagulanty.
Minogi mogły stać się pasożytami na samym początku historii kręgowców, dlatego musiały przez długi czas rozwijać swoje wampirze skłonności. Niektóre skamieniałości dewonu sprzed 360 milionów lat, pochodzące sprzed okresu rozkwitu dinozaurów, ukazują dysk jamy ustnej z 14 równomiernie rozmieszczonymi zębami, najwyraźniej gotowe do ssania krwi.
Badania nad fizjologią współczesnych krwiopijców otrzymały potężne źródło nowych danych w 2013 roku, kiedy międzynarodowy zespół naukowców rozszyfrował książkę z instrukcjami genetycznymi dotyczącymi minoga morskiego. Docker ma nadzieję ujawnić więcej sztuczek detoksykacyjnych u minogów, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa, która wzrasta wraz ze wzrostem poziomu żelaza w wątrobie u dorosłych minogów. Na tym etapie komórki wątroby są podobne do ludzkich komórek cierpiących na hemochromatozę. Innym powodem do badania prawdziwych wampirów, jeśli jest ich za mało, jest odkrycie nowych tajemnic ludzkich chorób metabolicznych.
Niewystarczająco
We krwi może być katastrofalnie wiele niektórych rzeczy, a katastrofalnie niewiele innych. „Wampirom nie jest łatwo sobie z tym poradzić” - mówi mikrobiolog Rita Rio z West Virginia University w Morgantown.
Wyjaśnia, że we krwi brakuje witamin z grupy B. Zwierzęta potrzebują tych substancji jako składników odżywczych w wielu podstawowych procesach organizmu, takich jak regulacja genów, sygnalizacja komórkowa i rozpad aminokwasów. Jednak zwierzęta nie mogą wytwarzać własnych zapasów. Każda mucha wampira Ryo bardzo sprytnie obejdzie ten problem.
„Uwielbiam muchy tse-tse, odkąd się o nich dowiedziałam” - mówi. W Afryce Subsaharyjskiej muchy mają „naprawdę fajną biologię”, mówi, i to nie ich zdolność do rozprzestrzeniania pasożytów jest przyczyną śmierci ludzi.
Muchy tse-tse są podobne do zwykłych tłustych much domowych, ale bardzo się od nich różnią. Zamiast składać wiele małych jaj jak zwykły owad i mieć nadzieję, że część potomstwa będzie miała szczęście, samica muchy tse-tse rodzi po jednym potomku. Pojawia się w nim jedno jajo, które w miarę wzrostu pobiera pokarm z gruczołów „mlecznych” matki. Możesz zobaczyć, jak staje się coraz bardziej żarłoczny. Czasami matka rodzi większe od niej potomstwo. A potem potomstwo w tym czasie będzie miało tylko etap lalek, oddzielając je od dojrzałości. „Jakbym urodził 12-latkę” - mówi Rio.
Kiedy mucha mama daje dziecku przewagę w życiu, zaraża go również infekcją, która będzie potrzebna do włączenia krwawej diety do jego diety. Każda larwa pojawia się z własną bakterią w kształcie pałeczki, Wigglesworthia. Bakterie te zużywają witaminy z grupy B i rozwijają się w specjalnym narządzie, który rośnie wewnątrz muchy. Wersja tego organu u muchy tse-tse - bakteriom - jest jak „mały pączek w przewodzie pokarmowym” - mówi Rio.
Interakcja między muchą a drobnoustrojami przyciągnęła biologów ewolucyjnych, ponieważ geny bakterii i żywiciela zmieniają się z pokolenia na pokolenie, czasami niszcząc lub tworząc dziwne funkcje, w zależności od działań jednego z partnerów.
Niskotłuszczowe nietoperze
Inną wadą krwi jest niska zawartość tłuszczu, przynajmniej z punktu widzenia nietoperza wampira. Mały latający ssak może przenosić tylko 20-30% własnego ciężaru jako ładunek, więc mała, beztłuszczowa przekąska nie będzie w stanie nasycić myszy przez długi czas. Typowy nietoperz wampir (Desmodusrotundus) nie może przeżyć trzech dni bez picia krwi, mówi biolog ewolucyjny Gerald Wilkinson z University of Maryland w College Park. Jest to jedna z sił popychających te myszy do tworzenia społecznych sieci krążenia.
Te ssaki o ostrych zębach należą do jednego z trzech gatunków nietoperzy ssących krew, z których wszystkie występują w ciepłych szerokościach geograficznych zachodniej półkuli. Wilkinson zetknął się z pierwszym dzikim D. rotundus, którego studiował na ranczo w Kostaryce, gdzie „często startował i lądował na zadzie konia” - mówi. Mysz miała mięsisty mały nosek „jak świnia”, zdolny do wyczuwania ciepła - pomaga to określić, gdzie ciepła krew przepływa najbliżej powierzchni ciała. Ogólnie rzecz biorąc, pobranie krwi „nie było najbardziej trywialną rzeczą dla myszy”. Zwykle mysz spędza pół godziny na poszukiwaniu miejsca, czesząc, jeśli to konieczne, sierść konia, odgryzając maleńki kawałek mięsa i liżąc ranę podczas oddawania moczu. Koń nawet się nie budzi. Powrót do rany następnej nocy jest znacznie łatwiejszy niż znalezienie nowej lokacji. Wilkinson zdał sobie sprawę, że nietoperz żywi się tym samym koniem,pomimo tego, że koń przenosi się na inne pastwisko.
Według Wilkinsona ślina nietoperzy ma imponujące właściwości antykoagulacyjne. „Zostałem ugryziony kilka razy i trudno było zatrzymać krew” - mówi. „Ukąszeni ludzie budzili się w kałuży krwi - i często krew wypływa długo po opuszczeniu nietoperza”.
W porównaniu z innymi gatunkami nietoperzy, nietoperz wampir ma niemal supermoce: zamiast latać, po prostu biegnie po ziemi.
Kiedy głodny nietoperz nie może znaleźć pożywienia na noc, doświadczony krwiopijca może wziąć trochę krwi od bardziej udanego łowcy. Ustawiają twarze jedna naprzeciw drugiej i „podczas gdy jedno zwierzę jest nieruchome, drugie liże” - mówi Wilkinson.
W swoich pierwszych eksperymentach z trzymanymi w niewoli nietoperzami znalazł zwierzęta, które były skłonne okresowo dzielić się krwią z głodnymi myszami bez żadnego związku. Od dziesięcioleci naukowcy debatują, czy sprawiedliwe jest traktowanie nietoperzy wampirów jako przykładów naturalnych altruistów. Nawet w niewoli wampir pomaga głodującemu krewnemu.
Tak, bycie wampirem jest trudne. Dlatego wampiry pomagają sobie nawzajem.
Ilya Khel