Biólogos da Universidade de Tóquio descobriram a razão da invulnerabilidade dos tardigrades

Pequenos organismos vivos, chamados “tardígrados”, são bem conhecidos na comunidade científica por sua insensibilidade a fatores externos. Temperatura alta ou baixa? Não é um problema, os tardigrados sobrevivem em condições incrivelmente difíceis, quando até os microorganismos mais resistentes morrem.

Pela primeira vez, tardigrades foram descritos pelo pastor alemão I.A. Goetze, chamando-a de "ursinho de água". Essas criaturas receberam seu nome moderno em 1777, graças ao cientista italiano Spallanzani .

Os tardígrados são muito pequenos, seu tamanho corporal é de 0,1 a 1,5 mm. O corpo dessas criaturas é translúcido, consiste em quatro segmentos e uma "cabeça". Cada segmento do corpo tem um par de membros curtos e grossos. Os tardígrados se movem a uma velocidade de 2-3 mm por minuto. Eles não têm sistema respiratório ou circulatório.

Existem lendas sobre a sobrevivência de tardigrades, e não apenas entre cientistas. Esses animais podem permanecer por 20 meses (e até mais) em oxigênio líquido a uma temperatura de -193 ° C. No hélio líquido, eles podem durar cerca de 8 horas, revivendo durante o degelo. Os tardígrados são aquecidos a 60-65 ° C por 10 horas e até 100 ° C por uma hora.

Suportar a pressão tardígrada de cerca de 6000 atmosferas. Além disso, não importa em que condições o movimento lento está localizado - água, perfluorocarbono ou dióxido de carbono. Isso não afeta os resultados de sobrevivência. O movimento lento também se sente bem no vácuo, suportando a radiação cósmica e a irradiação ultravioleta A e B (comprimento de onda 280-400 nm).

Se um grupo de tardígrados é irradiado com radiação (570.000 raios-x), cerca de 50% dos "indivíduos" sobrevivem. Nesse caso, a dose letal de radiação para humanos é de apenas 500 raios-x.

Os tardígrados podem suportar uma desidratação extrema, mantendo uma fração da água em 1-2% do peso corporal. Depois que essa criatura entra em um ambiente úmido, eles retornam à vida normal.

Então, por que os tardigrades são tão resistentes?

Nenhuma outra criatura é capaz de suportar algo assim sem se machucar. Existem criaturas resistentes ao frio, existem organismos que não têm medo de calor ou vácuo. Mas nenhum outro ser vivo, exceto os tardígrados, é capaz de suportar todos os fatores externos juntos. Qual o motivo de um alto grau de sobrevivência?



A resposta a essa pergunta tentou dar aos cientistas japoneses que sequenciaram o DNA dos tardigrados. Os resultados da decifração do material genético dessas criaturas responderam a algumas das questões de interesse dos biólogos em relação aos tardigrados por muitas dezenas ou mesmo centenas de anos. Como se viu, os tardígrados têm vários mecanismos de proteção causados ​​pela presença de proteínas especiais em seu corpo.

Pesquisadores japoneses mostraram que, quando essas proteínas são introduzidas nas células humanas, elas se tornam mais resistentes aos raios-x. Segundo os autores do estudo, as cadeias de DNA das células humanas com a introdução de uma das proteínas, que garantem a resistência dos tardígrados à radiação dura, são danificadas em 40% a menos. "Ficamos muito surpresos", diz Takuma Hashimoto, da Universidade de Tóquio.

Os cientistas estudaram apenas uma das espécies de tardígradas, Ramazzottius varieornatus, que é uma das espécies mais resistentes a fatores externos. No organismo dos tardígrados dessa espécie, os cientistas encontraram uma proteína designada no trabalho como Dsup (supressor de danos), que reduz o nível de influência negativa de fatores externos no corpo dessas criaturas.

Segundo os pesquisadores, o Dsup é uma proteína associada ao DNA que protege as cadeias e melhora a resistência à radiação na célula. O Dsup funciona melhor com radiação intensa. "A resistência aos raios X é um efeito colateral do mecanismo de adaptação dos tardigrados à desidratação extrema", diz Takekazu Kunieda, outro membro da equipe de pesquisa.

Para obter quantidades suficientes de Dsup, o gene correspondente foi transplantado no genoma de Escherichia coli. E somente então a proteína foi transferida para a cultura das células humanas.

Se o Dsup pudesse ser introduzido no corpo humano, e não apenas nas culturas celulares, provavelmente isso nos tornaria mais resistentes à radiação. No processo de "êxodo", é preciso lidar com a radiação cósmica dura, que representa um perigo significativo para a vida e a saúde dos astronautas; portanto, essa "modificação" é importante para a civilização humana no caso de uma maior expansão além dos limites do planeta Terra.

Os resultados do trabalho dos cientistas japoneses interessados ​​de outros países. Por exemplo, Ingemar Jönsson, da Universidade de Kristianstad (Suécia), considera o estudo importante para a medicina.

Estudo também adiciona combustível à discussão sobre incêndioum grande número de genes de terceiros no genótipo de tardigrades. Anteriormente, acreditava-se que a porcentagem de tais genes obtidos por tardigrados de espécies de terceiros é de cerca de 20%. Cientistas japoneses dizem que esse resultado é incorreto; de fato, o número de genes de terceiros em tardigrados é de aproximadamente 2% do número total de genes no genótipo dessas criaturas. E o resultado obtido anteriormente é um erro obtido devido à contaminação de uma amostra de material genético.


1,2% - 2% dos genes de terceiros é um resultado bastante comum, não apenas para os tardígrados, mas também para a maioria dos outros organismos vivos. Parte dos mecanismos de defesa da espécie Ramazzottius varieornatus é de fato derivada de outras criaturas. Porém, grande parte surgiu como resultado da evolução, tudo isso é uma "conquista" dos próprios tardigrados.

O fato de essas criaturas serem extremamente resistentes a fatores externos negativos não é o resultado da obtenção de genes de terceiros, mas de aquisições verdadeiramente evolutivas, como dizem os japoneses. Eles publicaram os resultados de suas pesquisas na respeitável publicação Nature Communications .

Cientistas japoneses afirmam que a espécie Ramazzottius varieornatus (e possivelmente outras espécies de tardigrades) simplesmente não possui genes que incluem a resposta do corpo ao estresse. Por exemplo, com a falta de água, a maioria dos seres vivos inicia o processo de morte celular. Uma situação semelhante é observada na ausência da quantidade necessária de nutrientes ou na exposição a outros fatores negativos. Tardigrades não têm nada disso. Eles simplesmente “não entendem” que o ambiente ameaça sua existência quando ocorrem condições adversas.

Source: https://habr.com/ru/post/pt397661/