Suche
Mein Konto
Nieuwe tardigrade-soort onthult geheimen van stralingsresistentie
Een nieuw ontdekte tardigrade-soort onthult hoe deze kleine wezens extreme straling kunnen overleven.
Nieuwe tardigrade-soort onthult geheimen van stralingsresistentie
Een nieuw beschreven soort tardigrade geeft wetenschappers inzicht in wat deze kleine, achtpotige wezens zo veerkrachtig maakt tegen straling.
Beerdiertjes, ook wel waterberen genoemd, fascineren wetenschappers al lang vanwege hun vermogen om extreme omstandigheden te overleven, waaronder straling op niveaus die bijna duizend keer hoger zijn dan de dodelijke dosis voor mensen. Er zijn ongeveer 1.500 soorten beerdiertjes bekend, maar slechts een handjevol is goed bestudeerd.
Nu hebben wetenschappers het genoom van een wetenschappelijk nieuwe soort in kaart gebracht en enkele van de moleculaire mechanismen onthuld die beerdiertjes hun buitengewone veerkracht geven. Hun studie, gepubliceerd in Science op 24 oktober 1, identificeert duizenden beerdiergenen die actiever worden bij blootstelling aan straling. Deze processen suggereren een geavanceerd afweersysteem dat DNA beschermt tegen de schade die straling veroorzaakt en breuken herstelt die zich voordoen.
De auteurs hopen dat hun bevindingen kunnen worden gebruikt om astronauten te beschermen tegen straling tijdens ruimtemissies, nucleaire besmetting op te ruimen of de behandeling van kanker te verbeteren.
“Deze ontdekking zou de stressbestendigheid van menselijke cellen kunnen helpen verbeteren, wat ten goede zal komen aan patiënten die bestralingstherapie ondergaan”, zegt Lingqiang Zhang, co-auteur van de studie en moleculair en cellulair bioloog aan het Beijing Institute of Lifeomics.
Beschermende genen
Ongeveer zes jaar geleden gingen Zhang en zijn collega's naar het Funiu-gebergte in de Chinese provincie Henan om mosmonsters te verzamelen. In het laboratorium en onder de microscoop identificeerden ze een voorheen ongedocumenteerde soort tardigrade, die ze Hypsibius henanensis noemden. Uit genoomsequencing bleek dat de soort 14.701 genen had, waarvan 30% uniek was voor beerdiertjes.
Toen de onderzoekers H. henanensis blootstelden aan stralingsdoses van 200 en 2.000 grijs – veel meer dan wat mensen zouden kunnen overleven – ontdekten ze dat 2.801 genen die betrokken zijn bij DNA-reparatie, celdeling en immuunreacties actief werden.
"Het is net als in oorlogstijd, wanneer fabrieken worden aangepast om alleen maar munitie te produceren. Het is bijna op het niveau waarop genexpressie opnieuw wordt ontwikkeld", zegt Bob Goldstein, een celbioloog aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill, die al 25 jaar beerdiertjes bestudeert. “We zijn gefascineerd door hoe een organisme zijn genexpressie kan veranderen om zo veel transcripten voor bepaalde genen te produceren.”
Eén van de genen, TRID1 genaamd, codeert voor een eiwit dat dubbelstrengsbreuken in het DNA helpt herstellen door gespecialiseerde eiwitten naar de plekken van de schade te rekruteren. “Dit is een nieuw gen dat, voor zover ik weet, nog nooit door iemand is onderzocht”, zegt Goldstein.
De onderzoekers schatten ook dat 0,5-3,1% van de beerdiergenen van andere organismen werd verkregen via een proces dat horizontale genoverdracht wordt genoemd. Een gen genaamd DODA1, dat afkomstig lijkt te zijn van bacteriën, zorgt ervoor dat tardigrades vier soorten antioxidantpigmenten kunnen produceren die bekend staan als betalains. Deze pigmenten kunnen enkele van de schadelijke reactieve chemicaliën neutraliseren die straling in cellen veroorzaakt, die 60-70% van de schadelijke effecten van straling veroorzaken.
De auteurs behandelden menselijke cellen met een van de tardigrade betalains en ontdekten dat deze cellen veel beter in staat waren straling te overleven dan onbehandelde cellen.
Geen vervaldatum
Het onderzoeken van de moleculaire mechanismen die beerdiertjes in staat stellen andere extreme omstandigheden te tolereren, zoals hoge temperaturen, gebrek aan lucht, uitdroging en verhongering, zou verreikende toepassingen kunnen hebben. Het zou bijvoorbeeld de houdbaarheid van gevoelige stoffen zoals vaccins kunnen verbeteren. "Al uw medicijnen hebben een vervaldatum, beerdiertjes niet", zegt Goldstein.
Het vergelijken van deze mechanismen tussen verschillende beerdiersoorten is een belangrijk onderdeel van dit onderzoek, zegt Nadja Møbjerg, dierenfysioloog aan de Universiteit van Kopenhagen. “We hebben nog niet genoeg kennis over de verschillende soorten beerdiertjes die er bestaan”, zegt ze.
Deze dieren beschikken over “een schat aan beschermende verbindingen die waarschijnlijk nog interessantere en bruikbare inzichten zullen opleveren”, zegt Goldstein. “We willen begrijpen hoe ze werken en welk potentieel ze hebben.”
-
Li. L. et al. Wetenschap 386, eadl0799 (2024).