Fyra sätt tardigrades är nästan oförstörbara

Tardigrades är mikroskopiska djur välsignade med två väldigt coola smeknamn - vattenbjörnen och mossgrisen. De är segmenterade och når en maximal längd på en millimeter, kanske en och en halv millimeter.

Vattenbjörnar är lika oförstörbara som de är små. De har varit kända för att överleva i extrema temperaturer, även om det finns gränser. (Vi kommer till det på en minut.) De rycker upp extrema strålningsdoser och skrattar inför det tysta vakuumet i rymden. I ett experiment exponerades vattenbjörnar i yttre rymden under 10 dagar. Efter att ha återvänt till jorden upptäcktes att många av björnarna hade överlevt och att vissa till och med hade fått barn.

Forskare försökte till och med befria planeten från tardigrader (bara i teorin) genom att sätta varelserna genom en serie tester som efterliknade vad de skulle uppleva om en dödlig asteroid eller strålning brast på jorden. Men tardigraderna ryckte bort det också, som överskred miljarder år av teoretiska katastrofhändelser, enligt en studie publicerad i tidskriften Scientific Reports.

Kallade "jordens hårdaste djur", dessa fjädrande varelser har länge varit föremål för vetenskaplig nyfikenhet eftersom de fortsätter att överraska oss med deras förmåga att studsa tillbaka från katastrof.

De kan leva på månen

Månen har kratrar och berg och andra krokar och krokar där tardigrader kunde överleva. (Foto: NASAs Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio [CC BY 2.0] / Flickr)

Senast kunde de små vattenbjörnarna som kunde fånga vår uppmärksamhet eftersom de visade sig vara de enda möjliga överlevande från en krasch som landade på månen 2019. Lyckligtvis hade den israeliska Beresheet-sonden ingen annan levande last ombord när den kraschade i april - ett misslyckat försök att bli det första privata rymdskeppet som landade på månen.

Men några tusen varelser var ombord vid den tiden. De var en del av ett litet månbibliotek sammansatt av Arch Mission Foundation, en grupp vars mål är att hitta en säkerhetskopia för Jorden. Biblioteket bestod av tardigrader, 30 miljoner sidor med information och humant DNA-prover.

Som grundaren Nova Spivack sa till Wired, "Ironiskt nog är vår nyttolast den enda som överlevde från det uppdraget."

Det betyder inte att de kryper runt där uppe. Men eftersom de kan överleva rymdvakuumet, betyder det bara att om de överlevde påverkan, kommer de att förbli i ett uttorkat, komaliknande tillstånd från vilket de kan vakna.

De kan överleva utan vatten

Trots deras smeknamn kan vattenbjörnar (du kan se en vinkla i videon ovan) gå utan vatten i cirka 10 år och lever som ett torkat skal. Under 250 år hade vi ingen aning om hur dessa små varelser överlevde denna extrema uttorkning, men en grupp forskare från University of North Carolina i Chapel Hill upptäckte ett svar.

Forskare torkade ut tardigrader för att se vilka gener som aktiverades som ett svar på stressen, enligt deras studie publicerad i Molecular Cell. Forskare fann att intrinsiskt störda proteiner (IDP) sparkade i redskap och fyllde upp tardigradens celler med en "amorf matris" som förhindrar dem från att gå helt torrt och dö.

IDP är lite udda. De flesta proteiner är stabila och strukturerade, men IDP: er är, som deras namn antyder, lite lösare. De har inte en fast form. Thomas Boothby, huvudförfattaren på studien, beskrev dem för NPR som "vinklande spagettifjädrar där de ständigt förändrar form." Denna formförskjutning tillåter dem att vika sig in i och hålla cellerna ihop, vilket skapar den tidigare nämnda skyddsmatrisen.

Boothby och de andra forskarna tog sedan tardigrade IDP: er och för att se om jäst och bakterier skulle få samma uttorkningsskydd. Vissa bakterier och jäst överlevde torkning 100 gånger. Med tanke på att saker som läkemedel som behöver förbli kalla under transporter eller grödor i torka benägna områden, kan på liknande sätt dra nytta av tardigrade IDP: er.

De kan ta bort extrema temperaturer, men ...

Mount Vinson är Antarktis högsta topp - och ett troligt hem för tardigrader, som kan bo nästan var som helst. (Foto: Wayne Morris / Shutterstock)

Som nämnts tidigare hoppar dessa mikroskopiska varelser som lever på lav och mossa inte över en takt när de står inför kalla temperaturer. Enligt Smithsonian kan de överleva extrema temperaturer, frusna till minus 328 grader Fahrenheit (minus 200 grader Celsius) eller värmas upp till mer än 300 grader Fahrenheit (ungefär 149 C). Som med de andra katastrofala förhållandena som redan nämnts, är hemligheten att de under ogynnsamma förhållanden går in i ett tillstånd av avstängd animation som kallas "tun" -staten. Som ett resultat kan de leva nästan var som helst, från Antarktis till regnskogen.

Men den superkraften får dem bara hittills, som forskare vid Köpenhamns biologiska avdelning nyligen upptäckte. Genom att titta på varelserna i både aktiva och uttorkade tillstånd insåg de att tardigrader verkligen är sårbara för långvariga exponeringar för hög temperatur.

Median dödlig temperatur (vilket betyder att 50% av proverna dog) för icke-acklimatiserade aktiva tardigrader var 37, 1 grader Celsius (98, 7 grader F). För uttorkade prover var den uppskattade median dödliga temperaturen 82, 7 C (180, 86 F) efter exponering på en timme, även om det fanns en signifikant minskning till 63, 1 C (145, 58 F) efter en 24 timmars exponering. Forskningen publicerades i Scientific Reports.

"Från denna studie kan vi dra slutsatsen att aktiva tardigrader är sårbara för höga temperaturer, även om det verkar som att dessa critters skulle kunna anpassa sig till ökande temperaturer i deras naturliga livsmiljö, " förklarar huvudförfattaren Ricardo Neves i ett nyhetsmeddelande publicerat på EurekaAlert. "Torkade tardigrader är mycket mer motståndskraftiga och kan tåla temperaturer mycket högre än de som uthärdas av aktiva tardigrader. Men exponeringstiden är helt klart en begränsande faktor som begränsar deras tolerans mot höga temperaturer."

Det är en talande punkt att dessa varelser delar samma sårbarhet för klimatförändringar som alla andra djur på planeten.

De kan motstå strålning

Människor får mycket fler medicinska avbildningstester i dag, och kanske kan tardigrader lära oss hur vi gör det på det säkraste sättet som möjligt. (Foto: eAlisa / Shutterstock)

Det var ett team av japanska forskare som räknade ut hemligheten bakom den härdiga kritarens fantastiska försvar mot strålning. (Andra forskare fick veta att en grupp vattenbjörnar kunde överleva strålningsdoser på 5 000 till 6 000 grått eller absorberat energi per vävnadsenhet. Däremot skulle människor knappt överleva en dos på 5 grått!) Bland djurets många hanteringsstrategier är ett protein som skyddar sitt DNA från strålskador. Forskarna kallade det "Dsup" (kort för "skadesdämpare"). När forskarna transplanterade Dsup-proteinet i mänskliga celler i laboratoriet skyddade det också dessa celler.

Forskarna, vars arbete publicerades i tidskriften Nature Communications, tyder på att gener från dessa "extremofiler" en dag skulle kunna användas för att skydda människor från strålning. Intressant nog var tardigraderna mer resistenta mot strålning än de mänskliga cellerna med det tillsatta Dsup-proteinet.

Efterföljande forskning bygger på dessa fynd och avslöjar hur detta skyddande beteende fungerar. Forskare vid University of California San Diego tittade på den biokemiska sammansättningen av Dsup-proteinerna och fann att Dsup binder till kromatin, som är en blandning av DNA och proteiner som bildar kromosomer i cellkärnan. En gång bunden till kromatin skyddar Dsup celler genom att bilda en sköld som skyddar DNA från hydroxylradikalerna som produceras av röntgenstrålar, enligt ett UC San Diego pressmeddelande.

"... tardigrades har andra knep i ärmarna, som vi ännu inte har identifierat, " sa professor Matthew Cobb från University of Manchester, som inte var inblandad i dessa studier, berättade BBC. I princip kan "dessa gener till och med hjälpa oss bioingenjörorganismer att överleva i extremt fientliga miljöer, till exempel på ytan av Mars - [kanske] som en del av ett terrordannande projekt för att göra planeten gästfri för människor."

Redaktörens anmärkning: Den här berättelsen har uppdaterats med ny information sedan den publicerades första gången i september 2011.

Relaterade Artiklar