Mogą przetrwać śmiertelną dawkę promieniowania i pobyt w próżni. Niesporczaki pod lupą naukowców

Spis treści:

1. Czym jest lifeomika?
2. Nowy gatunek niesporczaka
3. Rozwiązaniem może być betalina
4. Astronauta z genami niesporczaka

Niesporczaki (Tardigrada) to wszechobecne mikroskopijne bezkręgowce należące do grupy organizmów o niezwykłej wytrzymałości na ekstremalne warunki środowiskowe. Innymi słowy tzw. ekstremofile. Mają krępe, walcowate ciała i osiem nóg zakończonych pazurkami.

Te niewielkie bezkręgowce mogą z łatwością wytrzymać poziomy promieniowania, które byłyby śmiertelne dla większości innych form życia, ekstremalne temperatury, a nawet przetrwać w próżni kosmicznej. Potrafią przechodzić w stan kryptobiozy, w którym ich metabolizm prawie całkowicie się zatrzymuje. To pozwala im przetrwać niekorzystne warunki przez bardzo długi czas.

Czym jest lifeomika?

Niektórzy naukowcy uważają, że odkrycie genów odpowiedzialnych za ich niezwykłą odporność, szczególnie na ultrawysokie promieniowanie, może mieć szereg potencjalnych zastosowań, od badań nad rakiem po eksplorację kosmosu. Takich badań podjęli się również chińscy naukowcy z Pekińskiego Instytutu Lifeomiki. Lifeomika (po angielsku lifeomics) to stosunkowo nowy odłam biologii i biotechnologii. Integruje różne dziedziny, np. genomikę, proteomikę, metabolomikę, epigenomikę. Celem jest uzyskania kompleksowego obrazu procesów biologicznych zachodzących w organizmach żywych. A to pozwala na lepsze zrozumienie funkcjonowania organizmu jako całości – na poziomie genów, białek, metabolitów i innych kluczowych składników.

Nauka ta opiera się na ogromnej ilości danych, które są analizowane za pomocą zaawansowanych narzędzi bioinformatycznych i metod uczenia maszynowego. Dzięki temu można śledzić różne procesy molekularne w czasie rzeczywistym i lepiej zrozumieć np. rozwój chorób, działanie leków oraz odpowiedź organizmu na różne czynniki środowiskowe.

Nowy gatunek niesporczaka

Naukowcy z Instytutu Lifeomiki zidentyfikowali nowy gatunek niesporczaka, który posiada tysiące genów uaktywniających się pod wpływem promieniowania. Odkrycia wskazują na złożony system obronny, który chroni DNA tych mikroskopijnych zwierząt przed uszkodzeniami wywołanymi promieniowaniem. Może to utorować drogę do opracowania lepszej ochrony astronautów przed stresem związanym z długotrwałymi misjami.

Nowy gatunek otrzymał nazwę Hypsibius henanensis od chińskiej prowincji Henan, gdzie został zebrany około sześć lat temu. W trakcie badań osobnikom nowego gatunku aplikowano dawki promieniowania wielokrotnie wyższe niż te, które byłyby śmiertelne dla ludzi. Według artykułu, opublikowanego w prestiżowym czasopiśmie „Science”, to „bombardowanie” miało wpływ na 2801 genów związanych z naprawą DNA, podziałem komórek, metabolizmem hormonów i reakcjami immunologicznymi.

Rozwiązaniem może być betalina

Najciekawszy jest gen zwany DODA1, który wydaje się być odporny na uszkodzenia spowodowane promieniowaniem. Umożliwia niesporczakom wytwarzanie pigmentów przeciwutleniających znanych jako betalainy. Te mogą usuwać niektóre szkodliwe reaktywne substancje chemiczne wewnątrz napromieniowanych komórek. – Kiedy poddaliśmy ludzkie komórki działaniu betalainy niesporczaków, odkryliśmy, że komórki te znacznie lepiej radziły sobie z promieniowaniem niż komórki nieleczone – twierdzi współautor badania Lingqiang Zhang.

Przypomnijmy, że w 2007 roku niesporczaki stały się pierwszymi zwierzętami, które przetrwały ekspozycję na przestrzeń kosmiczną. Rosyjska bezzałogowa kapsuła przetransportowała 3000 żywych niesporczaków na niską orbitę okołoziemską i wystawiła je na działanie próżni kosmicznej przez 10 dni. Aż 68% z niesporczaków, przeżyło, a po powrocie na Ziemię i tzw. „uwodnieniu” miało zdrowe potomstwo.

Astronauta z genami niesporczaka

Ostatnia podróż niesporczaków w kosmos miała miejsce w 2021 roku. Poleciały na Międzynarodową Stację Kosmiczną, gdzie trwają długoterminowe badania ich genów i innych mechanizmów przetrwania. Z wcześniejszych badań naukowcy wiedzą, że niesporczaki utrzymują się przy życiu w niekorzystnych warunkach poprzez szybkie zawieszenie metabolizmu. Tracą wówczas większość wody w organizmie i kurczą się do połowy swoich normalnych rozmiarów, co znane jest jako kryptobioza. Co ciekawe, po przetrwaniu w kosmicznej próżni i powrocie do właściwego środowiska, niesporczaki odzyskały dawny wigor w ciągu zaledwie 30 minut od nawodnienia.

Jednym z tematów podnoszonych przy okazji dyskusji na temat załogowej eksploracji kosmosu jest usprawnienie ludzkich ciał poprzez wzmocnienie odpowiednich organów. Jest całkiem spora szansa, że to wzmocnienie uzyskamy właśnie dzięki niesporczakom. A gdyby tak udało się wprowadzić ludzki organizm w stan kryptobiozy, to kto wie, może pokusilibyśmy się o loty załogowe ku krańcom Układu Słonecznego i dalej.

Źródło: Space.com.

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.