Niesporczaki to mikroskopijne bezkręgowce potrafiące przetrwać naprawdę ekstremalne warunki, w których większość form życia nie dałaby sobie rady. Naukowcy od dawna chcieli poznać sekrety ich supermocy. W nowych badaniach ustalili, że trudne warunki otoczenia podnoszą w ich organizmach poziom wolnych rodników. Niesporczaki potrafią to wykryć i wejść w stan uśpienia, dzięki któremu mogą przetrwać najgorsze.
Niesporczaki to bardzo małe żyjątka o wielkości w przedziale od 0,2-1,2 mm. Żyją niemal wszędzie, ale najchętniej zasiedlają środowiska wodne lub wilgotne. 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 bliskich zera absolutnego, ale też i w palącym cieple osiągającym nawet 150 st. Celsjusza. Zniosą ciśnienie ponad 6000 atmosfer. Obejdą się bez wody przez dziesiątki lat. No i są jedyną formą znanego nam życia, które przetrwało w przestrzeni kosmicznej.
Naukowcy z Marshall University w Zachodniej Wirginii oraz z University of North Carolina w Chapel Hill twierdzą, że w niedawnych badaniach ustalili, jak niesporczaki mogą przetrwać ekstremalne warunki. Według nich, malutkie czujniki molekularne w ich komórkach potrafią wykryć, kiedy wytwarzanych jest zbyt wiele szkodliwych cząsteczek zwanych wolnymi rodnikami. Gdy taka sytuacja się zdarza, zwierzęta te wchodzą stan uśpienia, który pozwala im je przetrwać.
Rezultaty oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „PLOS ONE” (DOI: 10.1371/journal.pone.0295062).
Współautor publikacji, Derrick Kolling z Marshall University, wystawił niesporczaki na działanie wysokich poziomów nadtlenku wodoru, cukru, soli i niskich temperatur rzędu minus 80 st. C. Wszystko po to, by wprowadzić bezkręgowce w stan uśpienia. Następnie umieścił niesporczaki w maszynie wykrywającej szkodliwe i wysoce reaktynwe wolne rodniki, czyli atomy lub cząsteczki zawierające niesparowane elektrony. I rzeczywiście widział, jak takie atomy powstają u niesporczaków. To nie jest specjalnie zaskakujące, ponieważ normalne procesy metaboliczne zwierzęcia, a także stresory środowiskowe, takie jak dym i inne zanieczyszczenia, powodują powstawanie wolnych rodników w komórkach.
Wolne rodniki wyrywają elektrony z otoczenia, aby osiągnąć stabilność. W procesie tym uszkadzają komórki i inne związki, jak DNA czy białka. Gdy Leslie Hicks, chemiczka z University of North Carolina w Chapel Hill dowiedziała się o próbach Kollinga, zaczęła się zastanawiać, czy wolne rodniki mogą odgrywać jakąś rolę w niesamowitych zdolnościach przetrwania tych zwierząt.
Pod wpływem fatalnych warunków otoczenia czy innych stresorów niesporczaki kurczą się, zwijają i wchodzą w stan uśpienia, który pomaga im przetrwać niesprzyjające warunki. Naukowcy monitorowali niesporczaki, gdy wchodziły w ten stan ochronny, a następnie sprawdzali, czy i w jaki sposób mogą się wybudzić i wznowić normalną aktywność, gdy warunki otoczenia się poprawią.
Hicks bada interakcje sygnalizacyjne między wolnymi rodnikami a cysteiną, kluczowym składnikiem białek. Naukowcy wystawili niesporczaki na działanie różnych rodzajów cząsteczek, o których wiadomo, że blokują utlenianie cysteiny.
Uczeni ustalili, że utlenianie cysteiny prowadzi do zmian w strukturze i funkcji białek, sygnalizując wchodzenie w stan uśpienia. Proces ten działa też jak rodzaj czujnika regulacyjnego w odpowiedzi na stres. Gdy cysteiny nie było, niesporczaki były bezbronne i nie potrafiły wejść w ochronny dla nich stan uśpienia.
Kazuharu Arakawa z Uniwersytetu Keio w Japonii, który bada niesporczaki, twierdzi, że nowe prace pokrywają się z wcześniejszymi badaniami wykazującymi rolę utleniania cysteiny u pewnej muszki znanej z odporności na całkowite wysuszenie. Podobieństwa sugerują, że mechanizm ten może być częstym czynnikiem wyzwalającym stan uśpienia.
Naukowcy twierdzą jednak, że pozostaje jeszcze wiele do zrobienia, aby zrozumieć, w jaki sposób wolne rodniki działają na niesporczaki. Odporny stan kryptobiozy nie jest jedyną taktyką, jaką niesporczaki stosują, aby przetrwać stres środowiskowy. Uczeni planują szczegółowo zbadać pozostałe strategie. Hicks ma nadzieję, że w dłuższej perspektywie odkrycie to może pomóc w badaniach nad starzeniem się i podróżami kosmicznymi, które wiążą się z występowaniem wolnych rodników uszkadzających ważne mechanizmy komórkowe, takie jak DNA i białka.
Źródło: New Scientist, Scientific American, fot. Philippe Garcelon, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons
.jpg){kind=link}