2 tygodni temu
Niesporczaki to malutkie, ale wyjątkowo odporne stworzenia. Mierzą od 0,5 do 1 mm długości i posiadają osiem kończyn. Żyją niemal wszędzie, ale najchętniej zasiedlają środowiska wodne lub wilgotne. Z tego powodu nazywane są także niedźwiedziami wodnymi. Istnieje około 1500 znanych gatunków niesporczaków, ale tylko kilka zostało dobrze zbadanych. Stworzenia te słyną z tego, iż należą do najtwardszych organizmów na naszej planecie i tolerują naprawdę ekstremalne warunki, w których większość form życia nie dałaby sobie rady.
Niesporczaki – mistrzowie przetrwania
Niesporczaki potrafią przetrwać w ekstremalnie niskich temperaturach, ale też i w palącym cieple osiągającym choćby 150 st. Celsjusza. Zniosą ciśnienie ponad 6000 atmosfer i potrafią obejść się bez wody przez dziesiątki lat (więcej na ten temat w tekście: Jak niesporczaki potrafią przetrwać bez wody? Badacze odkryli tajemnicę ich sukcesu). Wysłano już je kiedyś na Księżyc (więcej na ten temat w tekście: Niesporczaki mogą przetrwać wystrzelenie z broni palnej, ale czy potrafiłyby przeżyć na Księżycu?), sprawdzano nawet, czy przetrwają splątanie kwantowe (więcej na ten temat w tekście: Niesporczak przeżył splątanie kwantowe? Spór wśród badaczy).
Niesporczaki znane są również z tego, iż wytrzymują ekstremalne ilości promieniowania jonizującego. Już 60 lat temu odkryto, iż potrafią przetrwać promieniowanie około 1000 razy intensywniejsze niż wynosi śmiertelna dawka dla człowieka. Jak im to się udaje? W badaniach z kwietnia tego roku naukowcy ustalili, iż niesporczaki nie są tak naprawdę odporne na promieniowanie jonizujące – takie promieniowanie uszkadza ich DNA, tak jak i innych organizmów, ale niesporczaki posiadają narzędzia, dzięki którym mogą gwałtownie naprawić rozległe uszkodzenia (więcej na ten temat w tekście: Co sprawia, iż niesporczaki są tak odporne na promieniowanie jonizujące? Badacze poznali ich sekret).
W nowych badaniach zespół biologów powiązanych z kilkoma instytucjami w Chinach odkrył inne sposoby niesporczaków na radzenie sobie z wysokimi dawkami promieniowania. W swoim badaniu, opublikowanym w czasopiśmie „Science” (DOI: 10.1126/science.adl0799), naukowcy skupili się na nowo odkrytym gatunku tego stworzenia.
Mechanizmy tolerancji na promieniowanie
Sześć lat temu w prowincji Henan w centrum Chin naukowcy odkryli nieznany wcześniej gatunek niesporczaka. Nazwali go Hypsibius henanensis i zsekwencjonowali jego genom. Odkryli, iż ma 14 701 genów, z czego około 30 proc. było unikalnych dla niesporczaków. Następnie wystawili przedstawicieli nowo odkrytego gatunku na promieniowanie gamma – od niskich do bardzo wysokich dawek i sprawdzili, jak zwierzęta poradziły sobie w tej sytuacji.
Odkryli, iż 2801 genów w DNA niesporczaków brało udział w naprawie DNA po wystawieniu na promieniowanie jonizujące. Geny te były zaangażowane w procesy naprawy DNA, podziału komórek i reakcji immunologicznych. Ustalili też trzy najważniejsze czynniki, które pomogły im przetrwać ekspozycję na promieniowanie.
Pierwszym jest wspomniana już zdolność na naprawy uszkodzonego DNA. Promienie gamma wybijają elektrony z atomów, jonizując je. Jonizacja może prowadzić do pęknięcia helisy DNA, a czasami do rozwoju nowotworów. Naukowcy odkryli, iż Hypsibius henanensis jest w stanie gwałtownie naprawić takie uszkodzenia, używając białka o nazwie TRID1 wytwarzanego wyłącznie przez niesporczaki.
Drugi czynnik dotyczył genu, który został włączony podczas ekspozycji na promieniowanie, co spowodowało wytworzenie dwóch białek, o których wiadomo, iż są ważne dla mitochondrialnej syntezy ATP (Adenozyno-5′-trifosforan). Wydaje się, iż u niesporczaków białka te również pomagają w naprawie DNA.
Trzeci czynnik to zdolność Hypsibius henanensis do minimalizowania szkód wyrządzonych przez promieniowanie poprzez produkcję dużej liczby białek, które działają jako przeciwutleniacze, czyli usuwają wolne rodniki zanim zdążą one wyrządzić szkody w komórkach.
Geny pozyskane od innych organizmów
Naukowcy szacują, iż choćby do trzech proc. genów niesporczaków pochodzi od innych gatunków. Stworzenia te pozyskały je w procesie zwanym poziomym transferem genów. Chociażby taki gen DODA1 wydaje się pochodzić od bakterii. Umożliwia niesporczakom produkcję czterech rodzajów pigmentów antyoksydacyjnych zwanych betalainami. Pigmenty te, jak już wspomniano, mogą usuwać niektóre wolne rodniki. Naukowcy poddali komórki ludzkie działaniu jednej z betalain niesporczaków i odkryli, iż znacznie lepiej radziły sobie z promieniowaniem niż komórki z grupy kontrolnej nie traktowane żadnym specyfikiem.
– Te odkrycia mogą pomóc poprawić tolerancję komórek ludzkich na stres i przynieść korzyści pacjentom poddawanym radioterapii — mówi współautor badania Lingqiang Zhang, biolog w Beijing Lifeomics Institute.
– To jak przestawianie fabryk w czasie wojny, aby produkowały tylko amunicję. To reorganizacja sposobu działania ekspresji genów — mówi Bob Goldstein z University of North Carolina w Chapel Hill, który bada niesporczaki od 25 lat. – Jesteśmy zafascynowani tym, jak organizm może tak bardzo zmienić ekspresję genów, iż tworzy tak wiele transkryptów dla niektórych genów – dodaje.
Źródło: Science X Network, Science, fot. Schokraie E, Warnken U, Hotz-Wagenblatt A, Grohme MA, Hengherr S, et al. (2012)/ Wikimedia Commons. CC BY 2.5
