Изследователите смятат, че имат ключа за това защо тардиградите могат да преживеят почти всичко
Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. .
Тихоходките, известни също като водни мечки, обикновено оцеляват в някои от най-предизвикателните среди на Земята. Микроскопичните животни са толкова необикновени, че дори са пътували до Международната космическа станция за изследване.
Когато нещата загрубеят, удивително издръжливите същества са способни да изпаднат във форма на преустановена анимация, наречена „състояние на тун“, в продължение на десетилетия. Сега изследователите казват, че са отключили мистериозния механизъм, който активира режима на оцеляване на животните - и работата може да има последици за хората - според ново проучване.
При стрес при екстремни студове или други сурови условия на околната среда, телата на тардиградите произвеждат нестабилни свободни радикали от кислород и несдвоен електрон, известен още като реактивен кислороден вид, който може да причини хаос на протеините и ДНК на тялото, ако се натрупат свръх. (Да, този оксидативен стрес е същото физиологично събитие, което хората изпитват, когато са стресирани и защо здравните експерти препоръчват да ядете много боровинки и други антиоксидантни храни, когато имате тежка работна седмица.)
Механизмът за оцеляване се задейства, когато цистеините, една от аминокиселините, които образуват протеини в тялото, влязат в контакт с тези свободни от кислород радикали и се окисляват, установиха изследователите. Този процес е сигналът, който позволява на тардиградата да знае, че е време да премине в защитен режим на tun. Свободните радикали се превръщат, така да се каже, в чука, използван за разбиване на стъклото при пожарна аларма.
Констатациите бяха публикувани на 17 януари в списанието PLOS One.
Разкритието може в крайна сметка да помогне в разработването на материали, които могат да реагират на тежки условия като дълбокия космос или терапии, които биха могли да обезоръжат раковите клетки, каза водещият автор на изследването Аманда Л. Смайтърс, постдокторантски научен сътрудник в Dana-Farber Cancer Institute и Harvard Medical Училище в Бостън.
„Момент на еврика“
В непримирими местообитания, толкова разнообразни като Антарктика, планински върхове и дълбоководни отвори, тардиградите, изправени пред екстремни температури или дехидратация, ще приберат осемте си ръце и ще намалят количеството вода, което съхраняват.
Водните мечки се свиват до една четвърт от нормалния си размер. Обикновено линейните и донякъде едри на вид безгръбначни се трансформират в защитни, изсъхнали топки в състояние на тун, лежащи в латентно състояние в среди, които биха убили повечето други форми на живот.
Смайтърс и изследователи от университета на Северна Каролина в Чапъл Хил и университета Маршал в Хънтингтън, Западна Вирджиния, за първи път започнаха да разглеждат този феномен благодарение на нарастващия обем от литература, която предполагаше, че цистеините са включени в стартирането на процеса на тун, каза тя.
„Когато разглеждахме списъка с всички тези луди обстоятелства, които тардиградите могат да оцелеят – космос, във вакуум, висока концентрация на сол като когато океанът започне да се изпарява – единственото нещо, което наистина свързваше всички тези неща, бяха реактивните кислородни видове, “, каза Смайтърс. „Всъщност беше момент на еврика.“
През последното десетилетие изследователите започнаха да разбират, че реактивните кислородни видове, свободните радикали, които някога са били смятани за напълно „проблематични“, каза Смайтърс, може да са „наистина важни за нашите тела да работят и да могат да се адаптират към различни стресове“.
По-ранни проучвания казват, че вместо свободните радикали да помагат за започване на процеса на тун като защита срещу стресови фактори, тардиградите се предпазват от свободните радикали. Производството на свободни радикали от тялото, открили Смайтърс и нейните съавтори, вместо това е част от процеса на подпомагане на тардиградата да се защити, като се свие в топка с твърда обвивка, устойчива на екстремна топлина, студ или други фактори на околната среда.
„Ние измислихме тази идея (че) може би тези видове всъщност сигнализират на тардиградите да влязат в състояние на тун“, каза тя.
Първо, експеримент извън книгите
Преди да настрои по-дългия процес, използван в изследването, Смайтърс призова студент да помогне да направи бърз експеримент и да тества нейната ранна хипотеза за реактивните кислородни видове и тяхната роля в началото на образуването на туни.
Смайтърс помоли студента да отиде до аптека и да вземе малко пероксид - често срещан свободен радикал. Докато Смайтърс наблюдаваше експеримента във FaceTime, ученикът капна малко пероксид върху водна мечка, за да види какво ще се случи.
„Изведнъж то започна да се притиска. Краката му започнаха да влизат в тялото му. Започна да се свива. Това се превърна в типичния тун, който знаем да очакваме“, каза Смайтърс.
Как тайната на тардиградите може да помогне на хората
Изследването не е направено само за да се разбере как се справят животните в жестока среда, в която често живеят. Смитърс каза, че откритията могат да помогнат на изследователите да разработят материали, които могат да реагират на тежки условия - като инженерството на пожарникарско оборудване, което може да създаде защитно обвивка, когато условията станат твърде екстремни - или разработването на по-добри химиотерапевтици за унищожаване на злокачествени тумори чрез прекъсване на защитните мерки, които правят раковите клетки толкова трудни за убиване.
Откритието е вълнуващо за д-р Уилям Р. Милър, научен асистент в университета Бейкър в Болдуин Сити, Канзас. Милър, който е изучавал и писал за тардигради, не е участвал в това изследване.
„Би било страхотно да намерим други начини, по които тези механизми могат да се използват за контрол на рака“, каза Милър.
Милър каза, че е впечатлен от способността на Смайтърс да си представи начини, по които тардиградните изследвания могат да бъдат приложени за изследване на рака и други области. Той каза, че е необходимо друго „ниво на ума и мисленето, за да се намери преместването на една техника или една комбинация от неща в много далечна. Имаме нужда от повече от това.“
е базиран в Анкоридж, Аляска писател на свободна практика, редактор и аудио продуцент, който се фокусира (най-вече) върху науката, изкуството и пътуванията.
