Нови тардиградни видове разкриват тайните на устойчивостта на радиация

Нови тардиградни видове разкриват тайните на устойчивостта на радиация

Новоописан вид тардигради дава на учените представа какво прави тези малки същества с осем крака толкова устойчиви на радиация.

Тихоходките, известни още като водни мечки, отдавна очароват учените със способността си да оцеляват при екстремни условия, включително радиация на нива почти 1000 пъти по-високи от смъртоносната доза за хората. Има около 1500 известни вида тардигради, но само шепа са добре проучени.

Сега учените секвенираха генома на научно нов вид и разкриха някои от молекулярните механизми, които придават на тардиградите тяхната изключителна устойчивост. Тяхното проучване, публикувано в Science на 24 октомври 1, идентифицира хиляди тардиградни гени, които стават по-активни, когато са изложени на радиация. Тези процеси предполагат усъвършенствана защитна система, която защитава ДНК от увреждането, причинено от радиацията, и поправя счупванията, които се случват.

Авторите се надяват, че техните открития могат да бъдат използвани за защита на астронавтите от радиация по време на космически мисии, за почистване на ядрено замърсяване или подобряване на лечението на рак.

„Това откритие може да помогне за подобряване на устойчивостта на човешки клетки към стрес, което ще бъде от полза за пациентите, подложени на лъчева терапия“, казва Lingqiang Zhang, съавтор на изследването и молекулярен и клетъчен биолог в Пекинския институт по лайфомика.

Защитни гени

Преди около шест години Джан и колегите му отидоха в планината Фуниу в китайската провинция Хенан, за да съберат проби от мъх. В лабораторията и под микроскоп те идентифицираха недокументиран преди това вид тардиград, който нарекоха Hypsibius henanensis. Секвенирането на генома показа, че видът има 14 701 гена, 30% от които са уникални за тардиградите.

Когато изследователите излагат H. henanensis на радиационни дози от 200 и 2000 грея - далеч над това, което хората могат да оцелеят - те откриват, че 2801 гена, участващи в възстановяването на ДНК, клетъчното делене и имунните отговори, стават активни.

„Това е като по време на война, когато фабриките са преоборудвани, за да произвеждат само боеприпаси. Това е почти на нивото, при което генната експресия е реинженерирана“, казва Боб Голдщайн, клетъчен биолог от Университета на Северна Каролина в Чапъл Хил, който изучава тардигради в продължение на 25 години. „Ние сме очаровани от това как един организъм може да промени своята генна експресия, за да произведе толкова много транскрипти за определени гени.“

Един от гените, наречен TRID1, кодира протеин, който помага за възстановяването на двойноверижни разкъсвания в ДНК чрез набиране на специализирани протеини към местата на увреждане. „Това е нов ген, който, доколкото знам, никой не е изучавал“, казва Голдщайн.

Изследователите също така изчисляват, че 0,5-3,1% от тардиградните гени са придобити от други организми чрез процес, наречен хоризонтален генен трансфер. Ген, наречен DODA1, който изглежда идва от бактерии, позволява на тардиградите да произвеждат четири вида антиоксидантни пигменти, известни като беталаини. Тези пигменти могат да неутрализират някои от вредните реактивни химикали, които радиацията причинява в клетките, които представляват 60-70% от вредните ефекти на радиацията.

Авторите са третирали човешките клетки с един от тардиградните беталаини и са установили, че тези клетки са много по-способни да оцелеят при радиация, отколкото нетретираните клетки.

Без срок на годност

Изследването на молекулярните механизми, които позволяват на тардиградите да понасят други екстремни условия като високи температури, лишаване от въздух, дехидратация и глад, може да има широкообхватни приложения. Например, може да подобри срока на годност на чувствителни вещества като ваксини. „Всички ваши лекарства имат срок на годност – тардиградите нямат“, казва Голдщайн.

Сравняването на тези механизми между различни тардиградни видове е важна част от това изследване, добавя Nadja Møbjerg, физиолог на животните в Университета на Копенхаген. „Все още нямаме достатъчно познания за различните видове тардигради, които съществуват“, казва тя.

Тези животни имат „богатство от защитни съединения, които вероятно ще осигурят още по-интересни и полезни прозрения“, казва Голдщайн. „Искаме да разберем как работят и какъв потенциал имат.“

1. Ли. L. et al. Наука 386, eadl0799 (2024).

   статия
   Google Наука

Изтегляне на препратки