Ahli biologi dari Universitas Tokyo telah menemukan alasan kebal dari Tardigrades

Organisme kecil yang hidup, yang disebut "tardigrades," terkenal di komunitas ilmiah karena ketidakpekaan mereka terhadap faktor-faktor eksternal. Suhu tinggi atau rendah? Tidak masalah, tardigrades bertahan dalam kondisi yang sangat sulit, ketika bahkan mikroorganisme yang paling resisten pun mati.

Untuk pertama kalinya tardigrade dideskripsikan oleh pendeta Jerman I.A. Goetze, memanggilnya "beruang air kecil". Makhluk-makhluk ini mendapatkan nama modern mereka pada tahun 1777 berkat ilmuwan Italia Spallanzani .

Tardigrades sangat kecil, ukuran tubuhnya 0,1-1,5 mm. Tubuh makhluk-makhluk ini tembus cahaya, terdiri dari empat segmen dan "kepala". Setiap segmen tubuh memiliki sepasang anggota tubuh pendek dan tebal. Bergerak lambat dengan kecepatan 2-3 mm per menit. Mereka tidak memiliki sistem pernapasan atau sirkulasi.

Ada legenda tentang kelangsungan hidup tardigrades, dan tidak hanya di kalangan ilmuwan. Hewan-hewan ini dapat bertahan selama 20 bulan (dan bahkan lebih) dalam oksigen cair pada suhu -193 ° C. Dalam helium cair, mereka bisa sekitar 8 jam, hidup kembali selama pencairan. Tardigrade dipanaskan hingga 60-65 ° C selama 10 jam, dan hingga 100 ° C selama satu jam.

Tahan tekanan tardigrades sekitar 6000 atmosfer. Selain itu, tidak masalah dalam kondisi apa gerakan lambat itu berada - air, perfluorokarbon atau karbon dioksida. Ini tidak mempengaruhi hasil bertahan hidup. Bergerak lambat juga terasa nyaman dalam ruang hampa udara, tahan terhadap radiasi kosmik dan iradiasi ultraviolet A dan B (panjang gelombang 280-400 nm).

Jika sekelompok tardigrades diiradiasi dengan radiasi (570.000 x-ray), maka sekitar 50% dari "subyek" bertahan hidup. Dalam hal ini, dosis radiasi mematikan bagi manusia hanya 500 x-ray.

Tardigrades dapat menahan dehidrasi ekstrem, sambil mempertahankan sebagian kecil air dalam 1-2% dari berat badan. Setelah makhluk ini memasuki lingkungan yang lembab, mereka kembali ke kehidupan normal.

Jadi mengapa tardigrades sangat kuat?

Tidak ada makhluk lain yang mampu menahan sesuatu seperti ini tanpa melukai dirinya sendiri. Ada makhluk yang tahan terhadap dingin, ada organisme yang tidak takut panas atau vakum. Tetapi tidak ada makhluk hidup lain, kecuali tardigrades, yang mampu menahan semua faktor eksternal bersama-sama. Apa alasan untuk tingkat kelangsungan hidup yang tinggi?



Jawaban atas pertanyaan ini mencoba memberi para ilmuwan Jepang yang mengurutkan DNA tardigrades. Hasil penguraian materi genetik dari makhluk-makhluk ini menjawab beberapa pertanyaan yang menarik bagi para ahli biologi mengenai tardigrade selama puluhan atau bahkan ratusan tahun. Ternyata, tardigrades memiliki beberapa mekanisme perlindungan yang disebabkan oleh adanya protein khusus dalam tubuh mereka.

Peneliti Jepang telah menunjukkan bahwa ketika protein ini dimasukkan ke dalam sel manusia, mereka menjadi lebih tahan terhadap sinar-x. Menurut penulis penelitian, rantai DNA sel manusia dengan pengenalan salah satu protein, yang memastikan ketahanan tardigrades terhadap radiasi keras, rusak 40% lebih sedikit. “Kami sangat terkejut,” kata Takuma Hashimoto dari University of Tokyo.

Para ilmuwan mempelajari hanya satu dari spesies tardigrades, Ramazzottius varieornatus, yang merupakan salah satu spesies yang paling tahan terhadap faktor eksternal. Dalam organisme tardigrades dari spesies ini, para ilmuwan menemukan protein yang ditetapkan dalam pekerjaan sebagai Dsup (penekan kerusakan), yang mengurangi tingkat pengaruh negatif faktor-faktor eksternal pada tubuh makhluk-makhluk ini.

Menurut para peneliti, Dsup adalah protein terkait DNA yang melindungi rantai dan meningkatkan resistensi terhadap radiasi dalam sel. Dsup bekerja paling baik dengan radiasi keras. “Resistensi sinar-X adalah efek samping dari mekanisme adaptasi tardigrades terhadap dehidrasi ekstrem,” kata Takekazu Kunieda, anggota tim peneliti yang lain.

Untuk mendapatkan jumlah Dsup yang cukup, gen yang sesuai ditransplantasikan ke dalam genom Escherichia coli. Dan baru kemudian protein dipindahkan ke kultur sel manusia.

Jika Dsup dapat dimasukkan ke dalam tubuh manusia, dan bukan hanya kultur sel, maka mungkin ini akan membuat kita lebih tahan terhadap radiasi. Dalam proses "eksodus" seseorang harus berurusan dengan radiasi kosmik keras, yang mewakili bahaya signifikan bagi kehidupan dan kesehatan para astronot, oleh karena itu "modifikasi" ini penting bagi peradaban manusia jika terjadi ekspansi lebih jauh di luar batas planet Bumi.

Hasil karya para ilmuwan Jepang yang tertarik dari negara lain. Sebagai contoh, Ingemar Jönsson dari Universitas Kristianstad (Swedia) menganggap studi ini penting untuk kedokteran.

Studi juga menambah bahan bakar ke diskusi kebakaransejumlah besar gen pihak ketiga dalam genotipe tardigrades. Sebelumnya diyakini bahwa persentase gen tersebut yang diperoleh oleh tardigrades dari spesies pihak ketiga adalah sekitar 20%. Ilmuwan Jepang mengatakan bahwa hasil ini tidak benar, pada kenyataannya, jumlah gen pihak ketiga dalam tardigrades adalah sekitar 2% dari total jumlah gen dalam genotipe makhluk ini. Dan hasil yang diperoleh sebelumnya adalah kesalahan yang diperoleh karena kontaminasi sampel bahan genetik.


1,2% - 2% dari gen pihak ketiga adalah hasil yang cukup umum tidak hanya untuk tardigrades, tetapi juga untuk sebagian besar organisme hidup lainnya. Bagian dari mekanisme pertahanan spesies Ramazzottius varieornatus memang berasal dari makhluk lain. Namun sebagian besar muncul sebagai hasil evolusi, semua ini adalah "pencapaian" dari tardigrades itu sendiri.

Fakta bahwa makhluk-makhluk ini sangat resisten terhadap faktor-faktor eksternal negatif bukanlah hasil dari memperoleh gen pihak ketiga, tetapi akuisisi yang benar-benar evolusioner, seperti yang dikatakan orang Jepang. Mereka menerbitkan hasil penelitian mereka di publikasi Nature Communications yang terkemuka .

Ilmuwan Jepang mengklaim bahwa spesies Ramazzottius varieornatus (dan mungkin spesies tardigrades lainnya) sama sekali tidak memiliki gen yang mencakup respons tubuh terhadap stres. Misalnya, dengan kekurangan air, kebanyakan makhluk hidup memulai proses kematian sel. Situasi serupa diamati dengan tidak adanya jumlah nutrisi yang diperlukan atau paparan faktor negatif lainnya. Tardigrades tidak memilikinya. Mereka hanya "tidak mengerti" bahwa lingkungan mengancam keberadaan mereka ketika kondisi buruk terjadi.

Source: https://habr.com/ru/post/id397661/