Niesporczaki to mikroskopijne stworzenia słynące z tego, że potrafią przetrwać naprawdę ekstremalne warunki, w których większość form życia nie dałaby sobie rady. Naukowcy w niedawnych badaniach przyglądnęli się ich niezwykłej odporności na promieniowanie jonizujące. Okazuje się, że zwierzęta te mają w zanadrzu sztuczkę, która im na to pozwala.
Niesporczaki to stworzenia o długości dochodzącej do około milimetra. Żyją niemal wszędzie, ale najchętniej zasiedlają środowiska wodne lub wilgotne. Z tego powodu nazywane są także niedźwiedziami wodnymi. Ale najbardziej znane są z tego, że potrafią przeżyć w niemal każdych warunkach.
Udaje im się przetrwać w ekstremalnie niskich temperaturach, ale też i w palącym cieple osiągającym nawet 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, że wytrzymują ekstremalne ilości promieniowania jonizującego. Już 60 lat temu odkryto, że potrafią przetrwać promieniowanie około 1000 razy intensywniejsze niż wynosi śmiertelna dawka dla człowieka. Ale jak im to się udaje? Okazuje się, że 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 szybko naprawić rozległe uszkodzenia.
Rezultaty oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „Current Biology” (DOI: 10.1016/j.cub.2024.03.019).
Za nowymi badaniami stoją naukowcy z Uniwersytetu Karoliny Północnej w Chapel Hill. Ich prace ujawniają nowe szczegóły na temat reakcji niesporczaków na promieniowanie jonizujące, które uszkadza DNA, a nadmierna ekspozycja może prowadzić do różnorakich chorób. Ale niesporczaki mają nieoczekiwany sposób na naprawienie powstałych szkód.
Uczeni wcześniej podejrzewali, że wytrzymałość na promieniowanie jonizujące, przynajmniej w przypadku niektórych gatunków niesporczaków, wynika z obecności białka hamującego uszkodzenia – Dsup (damage suppressor), które jest unikatowe dla tych stworzeń. Ale nie wszystkie gatunki niesporczaków mają Dsup. To sugerowało, że istnieje jakiś inny mechanizm.
Aby to ustalić, badacze wystawili gatunek niesporczaka Hypsibius egzempliaris na działanie promieni gamma emitowanych w wyniku rozpadu beta cezu-137. W eksperymentach niesporczaki oberwały różnymi dawkami promieniowania – od niskich, mieszczących się w tolerowanych granicach do tych przekraczających dawkę śmiertelną.
Chociaż gatunek Hypsibius egzempliaris posiada Dsup, to DNA niesporczaków zostało poważnie uszkodzone przez promieniowanie. Zamiast tego naukowcy odkryli, że stworzenia te, w przeciwieństwie do ludzi, mogą zwiększać produkcję genów odpowiedzialnych za naprawę DNA do tak ekstremalnego poziomu, że ich produkty stają się jednymi z najliczniejszych w ich małych ciałach. W ciągu 24 godzin po ekspozycji na promieniowanie niesporczaki naprawiły większość uszkodzonego DNA.
W dalszych badaniach uczeni zaimplementowali niektóre geny naprawy DNA pobrane od niesporczaków do bakterii Escherichia coli i wystawili próbki z bakteriami na promieniowanie jonizujące. Okazało się, że zmienione genetycznie bakterie wykazywały zdolność naprawy DNA podobną do tej obserwowanej u Hypsibius egzempliaris. Bakterie z grupy kontrolnej, którym nie grzebano w genach umierały. To sugeruje, że niesporczaki są w stanie wyczuć promieniowanie jonizujące i wywołać reakcję, która pozwala im przetrwać dawki, które unicestwiłyby inne zwierzęta.
- To, co zobaczyliśmy, zaskoczyło nas. Niesporczaki robią coś, czego się nie spodziewaliśmy - powiedział Bob Goldstein, jeden z autorów publikacji.
- Te zwierzęta wykazują niesamowitą reakcję na promieniowanie i wydaje się, że właśnie w tym tkwi sekret ich ekstremalnych zdolności przetrwania – stwierdziła Courtney Clark-Hachtel, współautorka badań. - To, czego dowiadujemy się o tym, jak niesporczaki reagują na promieniowanie, może prowadzić do nowych pomysłów na to, w jaki sposób moglibyśmy chronić inne zwierzęta i mikroorganizmy – dodała.
Podobne wyniki w niezależnych eksperymentach uzyskali badacze z Muzeum Historii Naturalnej w Paryżu, którzy również odkryli nieznane dotąd zdolności niesporczaków do naprawy swojego DNA. Wyniki ich badań opublikowano w czasopiśmie „eLife” (DOI: 10.7554/eLife.92621.1).
Źródło: University of North Carolina at Chapel Hill, Science Alert, fot. Philippe Garcelon, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons
.jpg){kind=link}