Cum reușesc tardigradele să facă față deshidratării?

Unele specii de tardigrade, sau urși-de-apă, așa cum mai sunt cunoscute micile creaturi acvatice, pot supraviețui în diferite medii adesea ostile sau chiar fatale pentru majoritatea formelor de viață. Cum reușesc tardigradele să supraviețuiască în medii uscate?

Pentru prima dată, cercetătorii descriu un nou mecanism care explică cum reușesc tardigradele să reziste la deshidratare extremă fără a muri.

Oamenii  de știință au explorat proteinele care formează un gel în timpul deshidratării celulare. Acest gel se întărește pentru a susține și a proteja celulele de stresul mecanic care altfel le-ar ucide. De asemenea, s-a demonstrat că aceste proteine funcționează în celulele de insecte și prezintă o funcționalitate limitată chiar și în celulele umane de cultură.

Tardigradele atrag adesea atenția asupra lor, în ciuda faptului că sunt atât de mici. Abilitatea lor neobișnuită de a supraviețui în situații care ar ucide majoritatea organismelor a captat imaginația publicului. Ne-am putea imagina cu ușurință că prin decodificarea secretelor lor, am putea aplica cunoștințele pentru a-i face pe oameni mai rezistenți la temperaturi extreme, presiuni și chiar deshidratare.

Deocamdată este doar ficțiune, dar cu toate acestea, cercetătorii, captivați și ei de creaturile microscopice, caută să înțeleagă mecanismele responsabile de robustețea lor, deoarece acest lucru ar putea aduce și alte beneficii.

Cum reușesc tardigradele să facă față deshidratării?

„Deși apa este esențială pentru toată viața pe care o cunoaștem, unele tardigrade pot trăi fără ea timp de decenii. Trucul constă în modul în care celulele lor fac față acestui stres în timpul procesului de deshidratare”, a spus profesorul Takekazu Kunieda, de la Departamentul de Științe Biologice al Universității din Tokyo, Japonia.

„Se crede că pe măsură ce apa părăsește o celulă, un fel de proteină trebuie să ajute celula să-și mențină puterea fizică pentru a evita colapsul. După ce am testat mai multe tipuri diferite, am descoperit că proteinele citoplasmatice solubile în căldură (CAHS), unice la tardigrade, sunt responsabile pentru protejarea celulelor lor împotriva deshidratării”, a spus profesorul, citat de Eurek Alert.

Proteine speciale

Cercetările recente asupra proteinelor CAHS dezvăluie că acestea pot simți atunci când celula care le încapsulează devine deshidratată și atunci intră în acțiune. Proteinele CAHS formează filamente asemănătoare gelului pe măsură ce se usucă.

Acestea formează rețele care susțin forma celulei pe măsură ce aceasta își pierde apa. Procesul este reversibil, astfel încât, pe măsură ce celulele tardigradelor devin rehidratate, filamentele se retrag într-un ritm care nu provoacă un stres nejustificat asupra celulei. Interesant, totuși, proteinele au prezentat același tip de acțiune chiar și atunci când au fost izolate de celulele tardigradelor.

„Încercarea de a vedea cum s-au comportat proteinele CAHS în celulele insectelor și cele umane a prezentat câteva provocări interesante”, a spus Akihiro Tanaka, autor principal al studiului.

Obstacole peste care a trebuit să treacă echipa

„În primul rând, pentru a vizualiza proteinele, trebuia să le colorăm, astfel încât să apară la microscoapele noastre. Cu toate acestea, metoda tipică de colorare necesită soluții care conțin apă, ceea ce în mod evident încurcă orice experiment în care concentrația de apă este un factor care trebuie controlat. Așa că am apelat la o soluție pe bază de metanol pentru a rezolva această problemă”, explică Tanaka.

Cercetările privind mecanismele legate de conservarea uscată a celulelor sau organismelor ar putea avea multe aplicații viitoare. Kunieda și echipa sa speră că, prin aceste noi cunoștințe, cercetătorii ar putea găsi modalități de a îmbunătăți conservarea materialelor celulare și a biomoleculelor în stare uscată.

Înțelegerea modului cum reușesc tardigradele să supraviețuiască ne-ar putea fi foarte utilă

Acest lucru ar putea prelungi durata de valabilitate a materialelor utilizate pentru cercetare, a medicamentelor cu date de expirare scurte sau poate chiar a organelor întregi necesare pentru transplanturi.

„Totul este fascinant la tardigrade. Gama extremă de medii în care pot supraviețui unele specii ne determină să explorăm mecanisme și structuri nemaivăzute până acum. Pentru un biolog, acest câmp este o mină de aur”, a spus Kunieda.

„Nu voi uita niciodată ziua de Anul Nou 2019, atunci când am primit un e-mail de la Tomomi Nakano. Ea a lucrat până târziu încercând să vadă condensarea proteinelor CAHS și a observat primele rețele de filamente CAHS în celulele umane de cultură. Am fost uimit să văd imagini microscopice atât de clar definite ale acestora. Era prima dată când vedeam așa ceva. A fost într-adevăr un an nou foarte fericit!”, a continuat cercetătorul.

Însă acesta este doar începutul. Kunieda și echipa sa plănuiesc să cerceteze peste 300 de alte tipuri de proteine, dintre care unele probabil au un rol în a înțelege cum reușesc tardigradele să supraviețuiească în atâtea medii.

Studiul a fost publicat în PLOS Biology.

Vă recomandăm să citiți și:

Test de cultură generală. Ce este glosectomia?

Un supliment inversează semnele distinctive ale îmbătrânirii, arată un studiu

Noi nanostructuri au fost descoperite în celule și țesuturi

Riscul de migrene ar putea fi crescut atât la persoanele supraponderale, cât și la cele subponderale