Naukowcy odkryli, jak niesporczaki radzą sobie ze skrajnym odwodnieniem. Do czego można to wykorzystać?

W tym artykule:

1. Jak niesporczaki radzą sobie bez wody?
2. Jak działają białka CAHS?
3. Do czego mogą się przydać badania niesporczaków?

Niesporczaki to bardzo małe zwierzęta bezkręgowe długości ok. 1 mm. Mają charakterystyczny wygląd „ślepych niedźwiadków” – walcowate, krępe ciało z odnóżami zakończonymi pazurkami. Tym, co zapewniło im sławę, są zdolności przetrwania oraz regeneracji, unikatowe w świecie organizmów żywych.

W 2007 r. dwa gatunki niesporczaków zostały wysłane na niską orbitę okołoziemską. Przez dziewięć dni krążyły wokół Ziemi na wysokości około 270 km nad powierzchnią. W tym czasie były wystawione na promieniowanie kosmiczne oraz temperatury wahające się między minus 180 a plus 100 st. C. Po powrocie na Ziemię – i po nawodnieniu – wróciły do życia. Okazało się nawet, że nadal były w stanie się rozmnażać.

Do typu niesporczaków zalicza się 1300 gatunków. Charakteryzuje je zdolność do wejścia w stan kryptobiozy, czyli spoczynku – w momencie, gdy warunki życia stają się niekorzystne. Jedną z form kryptobiozy jest anhydrobioza, czyli odwodnienie.

Niesporczak Schrödingera – polski fizyk wprowadził zwierzę w stan kwantowej superpozycji. Jak to możliwe?

Niesporczak to pierwsze w historii wielokomórkowe zwierzę wprowadzone w nieokreślony, kwantowy stan. Czy niesporczak podzielił los słynnego kota Schrödingera?

W tym stanie zwierzęta mogą stracić nawet 95 proc. wody z organizmu i mimo to przetrwać. Jak to możliwe?

Jak niesporczaki radzą sobie bez wody?

– Chociaż woda jest niezbędna dla życia takiego, jakie znamy, niesporczaki mogą sobie bez niej radzić potencjalnie nawet przez dekady – mówi Takekazu Kunieda z Uniwersytetu Tokijskiego. Japoński biolog jest jednym z autorów pracy o niesporczakach, która ukazała się w czasopiśmie naukowym „PLOS Biology”.

– Trik polega na tym, w jaki sposób komórki niesporczaków radzą sobie z mechanicznym naciskiem, powstającym podczas wysychania – opowiada naukowiec. Badacze przyjęli hipotezę, że gdy woda opuszcza ciało niesporczaka, wewnątrz jego komórek musi uaktywniać się jakieś białko, które chroni komórki przed zapadnięciem się.

– Po przetestowaniu kilku rodzajów odkryliśmy, że to białka z grupy CAHS (ang. cytoplasmic-abundant heat soluble) chronią ich komórki przed skutkami odwodnienia. Są unikatowe dla niesporczaków – mówi Takekazu Kunieda.

Jak działają białka CAHS?

O tym, że białka te mogą mieć właściwości ochronne, gdy niesporczak wchodzi w stan anhydrobiozy, ci sami badacze wspominali już w pracy sprzed sześciu lat (opublikowanej w „Nature Communications”). Teraz dokładniej przyjrzeli się całemu procesowi.

Ustalili, że białka CAHS uaktywniają się, gdy z komórki niesporczaka znika woda. Tworzą wówczas przypominające żel włókna, które, wysychając, twardnieją. Tym samym powstaje wewnętrzna siatka, która pozwala komórce zachować kształt nawet wówczas, gdy utraciła większość wody.

Naukowcy odkryli niesporczaka sprzed 16 milionów lat!

Skamieniałe szczątki niesporczaka zostały znalezione dominikańskim bursztynie.

Co ciekawe, proces jest odwracalny. Gdy niesporczak zostaje nawodniony, tymczasowa struktura zbudowana z białek się rozpada. Dzieje się to stopniowo, tak by zmiany ciśnienia nie naruszyły komórki.

Do czego mogą się przydać badania niesporczaków?

Naukowcom udało się wykazać, że białka CAHS zachowują się w ten sam sposób również poza komórkami niesporczaków. A to otwiera pole do wymyślania dla nich zupełnie nowych zastosowań – np. w transplantologii, by zwiększyć czas przechowywania pobranych narządów. Wiadomo już przy tym, że ten typ białek występuje również u owadów i u ludzi.

– Jeśli chodzi o niesporczaki, wszystko jest fascynujące. Ekstremalne środowiska, w jakich mogą przetrwać niektóre ich gatunki, prowadzą nas do badania nieznanych wcześniej mechanizmów i struktur – mówi Takekazu Kunieda. – Dla biologa ta dziedzina to żyła złota – dodaje badacz.

Źródła: EurekAlert, PLOS Biology, Nature Communications.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com