Изследователите вярват, че те държат ключа към това защо тардиградите могат да оцелеят почти всичко

Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. Изследвайте вселената с новини за завладяващи открития, научни постижения и други.

CNN
—

Тихоходките, известни също като водни мечки, обикновено живеят в някои от най-предизвикателните среди на Земята. Тези микроскопични животни са толкова необичайни, че са обиколили света Интернационална космическа станция Търсене.

Когато нещата станат трудни, изненадващо мощните същества са в състояние да влязат във форма на преустановена анимация, наречена „тун състояние“. За десетилетия. Сега изследователите казват, че са открили мистериозния механизъм, който активира режима на оцеляване при животните – и работата може да има последици за хората – Според ново проучване.

При стрес при екстремен студ или други екстремни условия на околната среда, телата на тардиградите произвеждат нестабилни свободни кислородни радикали и несдвоен електрон, известен също като реактивен кислород, който може да увреди протеините и ДНК на тялото, ако се натрупат в излишък. (Да, този оксидативен стрес е същото физиологично събитие, което хората изпитват При стрес Защо здравните експерти препоръчват да се ядат големи количества… Боровинки и други антиоксидантни храни Когато имате тежка седмица на работа.)

Изследователите открили, че механизмът за оцеляване започва, когато цистеинът, една от аминокиселините, които изграждат протеините в тялото, влезе в контакт с тези свободни от кислород радикали и се окислява. Този процес е сигналът, който позволява на тардиградата да разбере, че е време да влезе в защитен режим. Свободните радикали се превръщат, така да се каже, в чука, използван за разбиване на стъклото на пожарна аларма.

Резултатите бяха публикувани на 17 януари в списанието Един плюс.

Това разкритие може в крайна сметка да помогне в разработването на материали, които могат Реагиране на екстремни условия като дълбокия космос Смитърс, водещ автор на изследването и постдокторантски научен сътрудник в Института за ракови заболявания Dana-Farber и Харвардското медицинско училище в Бостън, или лечения, които биха могли да обезоръжат раковите клетки.

в Неумолими местообитания Колкото и разнообразни като Антарктика, планински върхове и дълбоководни отвори, тардиградите срещат Екстремна температура Или сушата ще прибере осемте им ръце и ще намали количеството вода, което съхраняват.

Тардиградите се свиват до една четвърт от нормалния си размер. Линейните и донякъде едри безгръбначни се превръщат в защитни, сухи топки в състояние на мулчета, където те дебнат в среди, които биха убили повечето други форми на живот.

Смитърс и изследователи от университета на Северна Каролина в Чапъл Хил и университета Маршал в Хънтингтън, Западна Вирджиния, казаха, че за първи път са започнали да проучват този феномен благодарение на нарастващата литература, която предполага, че цистеинът е участвал в задействането на процеса на припадъци.

„Когато разглеждахме списъка с всички тези луди условия, които тардиградите могат да оцелеят – космос, във вакуум, висока концентрация на сол като когато океанът започне да се изпарява – единственото нещо, което наистина свързваше всички тези неща, бяха реактивните кислородни видове, „, каза той. Смитърс. „Това всъщност беше момент на еврика.“

През последното десетилетие изследователите започнаха да осъзнават, че реактивните кислородни видове, свободните радикали, които някога бяха смятани за доста „проблем“, каза Смитърс, може да са „наистина важни за функционирането на телата ни и способността им да се адаптират към различни стресове“.

Предишни проучвания казват, че вместо свободните радикали да помагат за започване на процеса на приспособяване като защита срещу стресови фактори, тардиградите се предпазват от свободните радикали. Смитърс и нейните колеги откриха, че производството на свободни радикали в тялото вместо това е част от процеса на подпомагане на тардиграда да се защити, като се свие в твърда топка, устойчива на екстремна топлина, студ или други фактори на околната среда.

„Ние измислихме тази идея (че) може би тези видове сигнализират на тардиградите да влязат в своето контролно състояние“, каза тя.

Преди да настрои по-дългия процес, използван в изследването, Смитърс покани студентка да й помогне да проведе бърз експеримент и да тества ранната си хипотеза за реактивните кислородни видове и тяхната роля в инициирането на образуването на туни.

Смитърс помолил студента да отиде в аптека и да вземе пероксид, често срещан свободен радикал. Докато Смитърс наблюдаваше експеримента чрез FaceTime, студентът пусна малко пероксид върху водна мечка, за да види какво ще се случи.

„Внезапно той започна да натиска. Краката му започнаха да влизат в тялото му. То започна да се свива. Стана перфектният терен, който знаем, че очакваме“, каза Смитърс.

Изследванията не се правят само, за да се установи как животните оцеляват в суровата среда, в която често живеят. Смитърс каза, че откритията могат да помогнат на изследователите да разработят материали, които могат да реагират на екстремни условия – като инженерно оборудване за пожарникари, което може да създаде защитна бариера. Когато условията станат твърде сурови – или разработването на по-добри химиотерапевтични лечения за унищожаване на злокачествени тумори чрез дезактивиране на защитните мерки, които правят убиването на раковите клетки много трудно.

Това откритие вълнува д-р Уилям Р. Милър, научен асистент в университета Бейкър в Болдуин Сити, Канзас. Милър, който е изучавал и писал за тардигради, не е участвал в това изследване.

„Би било чудесно да се намерят други начини, по които тези механизми могат да се използват за контрол на рака“, каза Милър.

Милър каза, че е впечатлен от способността на Смитърс да си представи начини, по които тардиградните изследвания могат да бъдат приложени в изследванията на рака и в други области. Той каза, че е необходимо „друго ниво на разум и мислене, за да открием трансфера на една технология или набор от неща към технология, която е много далеч. Имаме нужда от повече от това.“

Джена Шневер Той е писател на свободна практика, редактор и аудио продуцент в Анкоридж, Аляска, който се фокусира (най-вече) върху науката, изкуството и пътуванията.