Когда вы смотрите на подковообразного краба, вы заглядываете в прошлое на полмиллиарда лет. Эти примитивные животные существовали задолго до появления динозавров, почти без изменений пережили ледниковые периоды и астероиды. Их уютная экологическая ниша потребовала нескольких модификаций тела, поэтому, хотя сегодня подковообразные крабы отличаются от своих древних предков, они не сильно отличаются.
Вы также смотрите на существо, стоимость которого приближается к полумиллиарда долларов в год для биомедицинской и коммерческой рыбной промышленности. Кровь подковообразных крабов чрезвычайно важна для науки - она способна обнаруживать определенный тип бактерий в организме человека, тем самым спасая жизни. Подробнее об этом ниже, но сначала немного биологии.
Подковообразная биология
Крабы-подковы напоминают полукруглые бронированные танки и имеют цвет от зеленого до коричневого. Несмотря на свое название, они больше связаны с пауками и скорпионами, чем с крабами. Из четырех существующих сегодня подковообразных крабов Limulus polyphemus обитает на восточном побережье Северной Америки от штата Мэн до Мексики. Остальные три вида обитают в Юго-Восточной Азии.
Подковообразный корпус состоит из трех частей. Большая голова, или просома, содержит мозг и сердце, к которым прикреплены шесть пар придатков. У самцов первая пара крючковидная и используется для зажима самок во время спаривания. В опистосоме или брюшной полости мышцы контролируют жабры и тельсон (хвост). Тельсон служит рулем и помогает крабам перевернуться, если они перевернутся во время нереста. Самки на треть крупнее самцов и могут весить вдвое больше, более 10 фунтов (4,5 кг). Подковообразному крабу требуется около 10 лет, чтобы вырасти до взрослых размеров.
Пик нереста приходится на май и июнь во время прилива во время полнолуния или новолуния. Самка выкапывает под собой ямку в песке и откладывает скопление из нескольких тысяч яиц, которые оплодотворяются самцом, цепляющимся за ее спину. Самцы-спутники внимательно следят за парой, чтобы получить возможность передать свои гены некоторым яйцам. Она повторяет процесс несколько раз за ночь и может нереститься несколько ночей. В целом каждая размножающаяся самка может отложить до 100 000 яиц за сезон.
Залив Делавэр имеет самую большую нерестовую популяцию в мире и является местом остановки куликов на Атлантическом пролетном пути, пути с севера на юг к арктическим местам размножения и обратно. Сюда стекаются до миллиона птиц, чтобы поесть яиц подковообразного краба и набраться сил для путешествия на север. Но десятилетия чрезмерного вылова крабов в качестве приманки для ловли щупальца, угря и моллюсков уничтожили их популяции и превратили праздник яиц в почти голод. Ежегодно на наживку вылавливаются сотни тысяч крабов.
Затем есть эффект развития береговой линии и потери среды обитания . Пляжи, приливные отмели и глубокие воды залива необходимы для выживания и размножения крабов, но на них все чаще вторгаются строительные работы и они отравляются стоком удобрений.
«Мы отслеживали более 115 участков на Лонг-Айленде более 17 лет и обнаружили, что среда обитания подковообразного краба сократилась более чем на 8 процентов», - говорит Джон Танакреди, профессор наук о Земле и окружающей среде в Колледже Моллой и директор Центра экологических исследований. и «Мониторинг прибрежных океанов» по электронной почте. «Утрата среды обитания означает потерю размножающихся животных, что ясно видно по долгосрочному сокращению численности подковообразных крабов в этом районе примерно на 1 процент в год».
Цена голубой крови
Хотя здоровье крабов находится под серьезной угрозой со стороны людей, крабы приносят нам огромную пользу. Голубая кровь подковы на основе меди содержит агент свертывания под названием лизат амебоцитов Limulus (LAL), который обнаруживает эндотоксины, выделяемые бактериями, которые могут вызывать лихорадку, инсульт, повреждение органов и даже смерть. LAL используется для тестирования лекарств, вакцин и медицинских устройств и настолько важен для биомедицинских компаний, что производство по всему миру остановится, если поставки прекратятся. Понятно, что LAL - одна из самых ценных жидкостей на Земле по цене около 15 000 долларов за кварту.
Подковообразная кровь развила эту замечательную способность к свертыванию в ответ на жизнь в океаническом бульоне из бактерий. Когда микробы вторгаются в млекопитающее, их распространение ограничивают километры крошечных кровеносных сосудов, а лейкоциты отбивают их. Не так с подковообразными крабами. Их кровь свободно перемещается по тканям и органам, обеспечивая широкое поле для борьбы с бактериальной инфекцией. Но бактерии и крабы эволюционировали вместе миллионы лет, как и средства защиты крабов.
У подковообразных крабов точно нет иммунной системы. Их единственный тип клеток крови, амебоцит (клетка, которая может перемещаться), выполняет всю обычную работу клеток крови - заживляет раны, поглощает мертвые клетки, транспортирует и хранит переваренный материал. Но эти амебоциты также выделяют вещество, которое как сумасшедшее свертывается, когда они обнаруживают бактериальный эндотоксин. Сгустки захватывают вторгшиеся бактерии, ограничивая дальнейшее заражение. Более крупные сгустки также могут закрыть рану.
До LAL компании, работающие в сфере биомедицины, использовали кроликов для тестирования на эндотоксины (кроличья кровь также имеет тенденцию к свертыванию в присутствии токсинов). Если после инъекции исследуемого вещества у животного появлялись признаки инфекции - это могло занять до 48 часов - образец считался зараженным (и кролик погиб). Открытие LAL спасло бесчисленное количество кроликов от смертельных испытаний, но, в свою очередь, сотни тысяч крабов каждый год участвуют в непроизвольном влечении крови.
Чтобы собрать кровь подковообразного краба , ничего не подозревающих существ - предпочтительнее более крупных самок - вывозят из мелководных прибрежных районов и доставляют в лабораторию, где их охлаждают в течение часа или около того, а затем устанавливают на стойку. Иглу вводят в ткань вокруг сердца, и до 30 процентов крови краба сливают. После кровотечения животные возвращаются в океан. Чем раньше их вернут, тем больше шансов, что они выживут.
Это важно, потому что, хотя биомедицинские методы считаются средством «поймать и отпустить» с низким уровнем смертности, до 30 процентов подковообразных крабов умирают в результате кровотечения. «Предложение ограничено, а потери огромны. Для этой цели ежегодно вылавливается около 600 000 животных в США», - говорит Танакреди.
И долгосрочное воздействие может быть намного хуже. В районах, где добывается больше всего крабов для кровопускания, на нерест появляется меньше самок. Проблема усугубляется в Азии, где животных не возвращают в среду их обитания. «В Сингапуре в период размножения 10 000 взрослых особей в день собирают, обескровливают, а затем готовят для продажи в пищу. При таких темпах они могут исчезнуть там через десятилетие», - говорит Танакреди. Наш собственный полифем Limulus был внесен в список уязвимых мест Международным союзом охраны природы в 2016 году.
Заглядывая вперед
Доктор Танакреди описывает следующие необходимые шаги: «Три вещи должны произойти немедленно и последовательно. Во-первых, прекратить сбор наживки. Во-вторых, получить одобрение FDA на синтетический LAL. И в-третьих, защитить места разведения крабов».
Там уже был прогресс на синтетическом LAL. Хотя эффективный заменитель LAL был доступен уже 15 лет, его могло производить только одно предприятие, и компании, занимающиеся биомедицинскими технологиями, не хотели полагаться на один источник. Но затем начало производство на другом предприятии, и в 2018 году Eli Lilly and Company объявили, что в ближайшие несколько лет откажутся от LAL на 90 процентов и постепенно перейдут на синтетический LAL. Действительно хорошие новости.
Подковообразных крабов можно найти в изобилии на многих восточных пляжах США - они обычно переворачиваются под действием волн во время нереста и могут быть не в состоянии выпрямиться, что приводит к смерти. Но не все подковообразные крабы, которых вы видите на пляже, мертвы - они также линяют, оставляя свой старый экзоскелет и формируя новый, более крупный.
