لقد وجد علماء الأحياء من جامعة طوكيو سبب عدم تعرض Tardigrades للخطر

إن الكائنات الحية الصغيرة ، التي تسمى "تارديغراديس" ، معروفة جيدًا في المجتمع العلمي لحساسيتها تجاه العوامل الخارجية. درجة حرارة عالية أو منخفضة؟ ليست مشكلة ، فالأشخاص المتأخرون يعيشون في ظروف صعبة للغاية ، حتى عندما تموت أكثر الكائنات الدقيقة مقاومة.

للمرة الأولى وصف القس الألماني I.A. غوتز واصفة إياها بـ "دب الماء الصغير". حصلت هذه المخلوقات على اسمها الحديث في عام 1777 بفضل العالم الإيطالي سبالانزاني .

Tardigrades صغيرة جدًا ، حجم جسمها 0.1-1.5 مم. جسد هذه المخلوقات شفاف ، ويتكون من أربعة أجزاء و "رأس". يحتوي كل جزء من الجسم على زوج من الأطراف القصيرة والسميكة. تتحرك Tardigrades بسرعة 2-3 ملم في الدقيقة. ليس لديهم الجهاز التنفسي أو الدورة الدموية.

هناك أساطير حول بقاء tardigrades ، وليس فقط بين العلماء. يمكن أن تبقى هذه الحيوانات لمدة 20 شهرًا (وأكثر) في الأكسجين السائل عند درجة حرارة -193 درجة مئوية. في الهيليوم السائل ، يمكن أن تكون حوالي 8 ساعات ، وتنعش أثناء الذوبان. يتم تسخين tardigrades إلى 60-65 درجة مئوية لمدة 10 ساعات ، وتصل إلى 100 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.

يتحمل ضغط التأخير عن 6000 جو. علاوة على ذلك ، لا يهم ما هي الظروف التي يقع فيها الحركة البطيئة - الماء أو الكربون المشبع أو ثاني أكسيد الكربون. هذا لا يؤثر على نتائج البقاء على قيد الحياة. كما أن الحركة البطيئة تبدو جيدة في الفراغ ، مع تحمل كل من الإشعاع الكوني والإشعاع فوق البنفسجي A و B (الطول الموجي 280-400 نانومتر).

إذا تعرضت مجموعة من الأشخاص المتأخرين للإشعاع للإشعاع (570،000 من الأشعة السينية) ، فإن حوالي 50٪ من "الأشخاص" على قيد الحياة. في هذه الحالة ، تكون الجرعة المميتة للإشعاع للبشر هي 500 أشعة فقط.

يمكن لـ Tardigrades تحمل الجفاف الشديد ، مع الحفاظ على جزء صغير من الماء في 1-2 ٪ من وزن الجسم. بعد أن يدخل هذا المخلوق في بيئة رطبة ، يعودون إلى الحياة الطبيعية.

فلماذا يتحمل المدخرون بشدة؟

لا يوجد مخلوق آخر قادر على تحمل شيء مثل هذا دون إيذاء نفسه. هناك كائنات مقاومة للبرد ، وهناك كائنات لا تخاف من الحرارة أو الفراغ. لكن لا يوجد مخلوق حي آخر ، باستثناء المدخرين المتأخرين ، قادر على تحمل جميع العوامل الخارجية معًا. ما هو سبب هذه الدرجة العالية من البقاء؟



حاول الجواب على هذا السؤال إعطاء العلماء اليابانيين الذين قاموا بتسلسل الحمض النووي لـ tardigrades. أجابت نتائج فك شفرة المادة الوراثية لهذه المخلوقات على بعض الأسئلة التي تهم علماء الأحياء فيما يتعلق بالحرمان المتأخر لعشرات أو حتى مئات السنين. كما اتضح ، فإن tardigrades لديها العديد من آليات الحماية التي تنتج عن وجود بروتينات خاصة في أجسامهم.

أظهر الباحثون اليابانيون أنه عندما يتم إدخال هذه البروتينات إلى الخلايا البشرية ، فإنها تصبح أكثر مقاومة للأشعة السينية. وفقا لمؤلفي الدراسة ، فإن سلاسل الحمض النووي للخلايا البشرية مع إدخال أحد البروتينات ، والتي تضمن مقاومة التارديغرادس للإشعاع الصلب ، تتضرر بنسبة 40 ٪ أقل. يقول تاكوما هاشيموتو من جامعة طوكيو: "لقد فوجئنا للغاية" .

درس العلماء نوعًا واحدًا فقط من أنواع tardigrades ، Ramazzottius varieornatus ، وهو أحد الأنواع الأكثر مقاومة للعوامل الخارجية. في كائن tardigrades من هذا النوع ، وجد العلماء بروتينًا محددًا في العمل باسم Dsup (مانع الضرر) ، مما يقلل من مستوى التأثير السلبي للعوامل الخارجية على جسم هذه المخلوقات.

وفقا للباحثين ، Dsup هو بروتين مرتبط بالحمض النووي يحمي السلاسل ويحسن مقاومة الإشعاع في الخلية. يعمل Dsup بشكل أفضل مع الإشعاع الصلب. يقول تاكيكازو كونييدا ، عضو آخر في فريق البحث: "إن مقاومة الأشعة السينية هي أحد الآثار الجانبية لآلية تكييف التارديغرادس مع الجفاف الشديد".

للحصول على كميات كافية من Dsup ، تم زرع الجين المقابل في جينوم الإشريكية القولونية. وعندها فقط تم نقل البروتين إلى ثقافة الخلايا البشرية.

إذا كان من الممكن إدخال Dsup في جسم الإنسان ، وليس فقط مزارع الخلايا ، فمن المحتمل أن يجعلنا هذا أكثر مقاومة للإشعاع. في عملية "النزوح" ، يجب على المرء أن يتعامل مع الإشعاع الكوني الصلب ، الذي يمثل خطرًا كبيرًا على حياة وصحة رواد الفضاء ، وبالتالي فإن هذا "التعديل" مهم للحضارة البشرية في حالة المزيد من التوسع خارج حدود كوكب الأرض.

نتائج أعمال العلماء اليابانيين المهتمين من دول أخرى. على سبيل المثال ، يعتبر Ingemar Jönsson من جامعة كريستيانستاد (السويد) الدراسة مهمة للطب.

تضيف الدراسة أيضًا وقودًا إلى مناقشة الحريقعدد كبير من جينات الطرف الثالث في النمط الجيني ل tardigrades. كان يُعتقد سابقًا أن النسبة المئوية لمثل هذه الجينات التي تم الحصول عليها بواسطة tardigrades من أنواع خارجية هي حوالي 20 ٪. يقول العلماء اليابانيون أن هذه النتيجة غير صحيحة ، في الواقع ، فإن عدد جينات الطرف الثالث في تارديغراديس هو حوالي 2 ٪ من إجمالي عدد الجينات في النمط الجيني لهذه المخلوقات. والنتيجة التي تم الحصول عليها سابقًا هي خطأ تم الحصول عليه بسبب تلوث عينة من المواد الجينية.


1.2 ٪ - 2 ٪ من جينات الطرف الثالث هي نتيجة شائعة تمامًا ليس فقط بالنسبة للتأخير السريع ، ولكن أيضًا لمعظم الكائنات الحية الأخرى. جزء من آليات الدفاع للأنواع Ramazzottius varieornatus مشتق بالفعل من مخلوقات أخرى. ومع ذلك ، نشأ جزء كبير من ذلك نتيجة للتطور ، وكل هذا هو "إنجاز" للفرق المتأخرة نفسها.

حقيقة أن هذه المخلوقات مقاومة للغاية للعوامل الخارجية السلبية ليست نتيجة الحصول على جينات طرف ثالث ، ولكن عمليات الاستحواذ التطورية حقًا ، كما يقول اليابانيون. لقد نشروا نتائج أبحاثهم في المنشور الشهير Nature Communications .

يدعي العلماء اليابانيون أن الأنواع Ramazzottius varieornatus (وربما أنواع أخرى من tardigrades) لا تحتوي ببساطة على جينات تشمل استجابة الجسم للإجهاد. على سبيل المثال ، مع نقص المياه ، تبدأ معظم الكائنات الحية عملية موت الخلايا. لوحظت حالة مماثلة في غياب الكمية المطلوبة من العناصر الغذائية أو التعرض لعوامل سلبية أخرى. Tardigrades ليس لديهم أي شيء من هذا. فهم ببساطة "لا يفهمون" أن البيئة تهدد وجودها عند حدوث ظروف معاكسة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar397661/