Biologen der Universität Tokio haben den Grund für die Unverwundbarkeit von Tardigraden gefunden

Winzige lebende Organismen, sogenannte „Tardigraden“, sind in der wissenschaftlichen Gemeinschaft für ihre Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Faktoren bekannt. Hohe oder niedrige Temperatur? Kein Problem, Tardigraden überleben unter unglaublich schwierigen Bedingungen, wenn selbst die resistentesten Mikroorganismen sterben.

Zum ersten Mal wurden Tardigraden vom deutschen Pastor I.A. Goetze nennt sie "kleiner Wasserbär". Diese Kreaturen erhielten ihren modernen Namen 1777 dank des italienischen Wissenschaftlers Spallanzani .

Tardigraden sind sehr klein, ihre Körpergröße beträgt 0,1-1,5 mm. Der Körper dieser Kreaturen ist durchscheinend, besteht aus vier Segmenten und einem „Kopf“. Jedes Körpersegment hat ein Paar kurze und dicke Gliedmaßen. Tardigraden bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 2-3 mm pro Minute. Sie haben kein Atmungs- oder Kreislaufsystem.

Es gibt Legenden über das Überleben von Tardigraden, nicht nur unter Wissenschaftlern. Diese Tiere können 20 Monate (und noch länger) in flüssigem Sauerstoff bei einer Temperatur von -193 ° C bleiben. In flüssigem Helium können sie etwa 8 Stunden dauern und während des Auftauens wiederbelebt werden. Die Tardigraden werden 10 Stunden auf 60-65 ° C und eine Stunde auf 100 ° C erhitzt.

Halten Sie dem Druck von Tardigraden von etwa 6000 Atmosphären stand. Darüber hinaus spielt es keine Rolle, unter welchen Bedingungen sich die langsame Bewegung befindet - Wasser, Perfluorkohlenwasserstoff oder Kohlendioxid. Dies hat keinen Einfluss auf die Überlebensergebnisse. Langsame Bewegungen fühlen sich auch im Vakuum gut an und halten sowohl kosmischer Strahlung als auch ultravioletter Bestrahlung A und B (Wellenlänge 280-400 nm) stand.

Wenn eine Gruppe von Tardigraden mit Strahlung (570.000 Röntgenstrahlen) bestrahlt wird, überleben etwa 50% der „Probanden“. In diesem Fall beträgt die tödliche Strahlungsdosis für den Menschen nur 500 Röntgenstrahlen.

Tardigraden können extremer Dehydration standhalten, während ein Teil des Wassers in 1-2% des Körpergewichts gehalten wird. Nachdem diese Kreatur eine feuchte Umgebung betreten hat, kehren sie zum normalen Leben zurück.

Warum sind Tardigraden so robust?

Keine andere Kreatur kann so etwas aushalten, ohne sich selbst zu verletzen. Es gibt Kreaturen, die gegen Kälte resistent sind, es gibt Organismen, die keine Angst vor Hitze oder Vakuum haben. Aber kein anderes Lebewesen außer Tardigraden kann allen äußeren Faktoren gemeinsam standhalten. Was ist der Grund für ein so hohes Überlebensniveau?



Die Antwort auf diese Frage versuchte japanischen Wissenschaftlern zu geben, die die DNA von Tardigraden sequenzierten. Die Ergebnisse der Entschlüsselung des genetischen Materials dieser Kreaturen beantworteten einige der Fragen, die Biologen in Bezug auf Tardigraden für viele zehn oder sogar Hunderte von Jahren interessierten. Wie sich herausstellte, haben Tardigraden mehrere Schutzmechanismen, die durch das Vorhandensein spezieller Proteine ​​in ihrem Körper verursacht werden.

Japanische Forscher haben gezeigt, dass diese Proteine, wenn sie in menschliche Zellen eingeführt werden, resistenter gegen Röntgenstrahlen werden. Laut den Autoren der Studie werden die DNA-Ketten menschlicher Zellen mit der Einführung eines der Proteine, die die Resistenz von Tardigraden gegen harte Strahlung gewährleisten, 40% weniger geschädigt. "Wir waren sehr überrascht", sagt Takuma Hashimoto von der Universität Tokio.

Wissenschaftler untersuchten nur eine der Arten von Tardigraden, Ramazzottius varieornatus, eine der Arten, die gegen äußere Faktoren am resistentesten ist. Im Organismus von Tardigraden dieser Art fanden Wissenschaftler ein Protein, das in der Arbeit als Dsup (Damage Suppressor) bezeichnet wurde und das Ausmaß des negativen Einflusses externer Faktoren auf den Körper dieser Kreaturen verringert.

Laut den Forschern ist Dsup ein DNA-assoziiertes Protein, das Ketten schützt und die Strahlenresistenz in der Zelle verbessert. Dsup funktioniert am besten mit harter Strahlung. "Röntgenbeständigkeit ist eine Nebenwirkung des Mechanismus zur Anpassung von Tardigraden an extreme Dehydration", sagt Takekazu Kunieda, ein weiteres Mitglied des Forschungsteams.

Um ausreichende Mengen an Dsup zu erhalten, wurde das entsprechende Gen in das Genom von Escherichia coli transplantiert. Und erst dann wurde das Protein in die Kultur menschlicher Zellen übertragen.

Wenn Dsup in den menschlichen Körper und nicht nur in Zellkulturen eingeführt werden könnte, würde dies uns wahrscheinlich strahlenresistenter machen. Im Prozess des „Exodus“ muss man sich mit harter kosmischer Strahlung auseinandersetzen, die eine erhebliche Gefahr für das Leben und die Gesundheit von Astronauten darstellt. Daher ist diese „Modifikation“ für die menschliche Zivilisation wichtig, wenn sie über die Grenzen des Planeten Erde hinaus weiter expandiert.

Die Ergebnisse der Arbeit der japanischen interessierten Wissenschaftler aus anderen Ländern. Zum Beispiel hält Ingemar Jönsson von der Universität Kristianstad (Schweden) die Studie für wichtig für die Medizin.

Die Studie fügt auch Öl ins Feuer der Diskussioneine große Anzahl von Genen von Drittanbietern im Genotyp von Tardigraden. Es wurde zuvor angenommen, dass der Prozentsatz solcher Gene, die von Tardigraden aus Spezies von Drittanbietern erhalten werden, etwa 20% beträgt. Japanische Wissenschaftler sagen, dass dieses Ergebnis falsch ist. Tatsächlich beträgt die Anzahl der Gene von Drittanbietern in Tardigraden ungefähr 2% der Gesamtzahl der Gene im Genotyp dieser Kreaturen. Und das früher erhaltene Ergebnis ist ein Fehler, der aufgrund der Kontamination einer Probe genetischen Materials erhalten wurde.


1,2% - 2% der Gene von Drittanbietern sind nicht nur bei Tardigraden, sondern auch bei den meisten anderen lebenden Organismen ein recht häufiges Ergebnis. Ein Teil der Abwehrmechanismen der Art Ramazzottius varieornatus stammt tatsächlich von anderen Kreaturen. Ein großer Teil entstand jedoch als Ergebnis der Evolution, all dies ist eine "Leistung" der Tardigraden selbst.

Die Tatsache, dass diese Kreaturen extrem resistent gegen negative äußere Faktoren sind, ist nicht das Ergebnis der Gewinnung von Genen von Drittanbietern, sondern wirklich evolutionäre Akquisitionen, wie die Japaner sagen. Sie veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Forschung in der renommierten Publikation Nature Communications .

Japanische Wissenschaftler behaupten, dass die Art Ramazzottius varieornatus (und möglicherweise andere Arten von Tardigraden) einfach keine Gene besitzt, die die Reaktion des Körpers auf Stress beinhalten. Zum Beispiel beginnen die meisten Lebewesen bei Wassermangel den Prozess des Zelltods. Eine ähnliche Situation wird beobachtet, wenn nicht die erforderliche Menge an Nährstoffen vorhanden ist oder wenn andere negative Faktoren ausgesetzt sind. Tardigraden haben nichts davon. Sie „verstehen einfach nicht“, dass die Umwelt ihre Existenz bedroht, wenn widrige Bedingungen auftreten.

Source: https://habr.com/ru/post/de397661/