Suche
Mein Konto
Nya tardigrade arter avslöjar hemligheterna med strålningsmotstånd
En nyupptäckt tardigrade art avslöjar hur dessa små varelser kan överleva extrem strålning.
Nya tardigrade arter avslöjar hemligheterna med strålningsmotstånd
En nybeskriven art av tardigrade ger forskare insikt i vad som gör dessa små, åttabenta varelser så motståndskraftiga mot strålning.
Tardigrades, även känd som vattenbjörnar, har länge fascinerat forskare med deras förmåga att överleva extrema förhållanden, inklusive strålning på nivåer som är nästan 1 000 gånger högre än den dödliga dosen för människor. Det finns cirka 1 500 kända arter av tardigrade, men endast en handfull är väl studerade.
Nu har forskare sekvenserat genomet av en vetenskapligt ny art och avslöjat några av de molekylära mekanismerna som ger tardigrader deras extraordinära motståndskraft. Deras studie, publicerad i Science den 24 oktober 1, identifierar tusentals tardigrade gener som blir mer aktiva när de utsätts för strålning. Dessa processer antyder ett sofistikerat försvarssystem som skyddar DNA från de skador som strålning orsakar och reparerar avbrott som uppstår.
Författarna hoppas att deras resultat kan användas för att skydda astronauter från strålning under rymduppdrag, städa upp kärnföroreningar eller förbättra cancerbehandlingen.
"Denna upptäckt kan hjälpa till att förbättra stressbeständigheten hos mänskliga celler, vilket kommer att gynna patienter som genomgår strålbehandling", säger Lingqiang Zhang, medförfattare till studien och molekylär- och cellbiolog vid Beijing Institute of Lifeomics.
Skyddande gener
För ungefär sex år sedan åkte Zhang och hans kollegor till Funiu-bergen i Kinas Henan-provins för att samla mossprover. I labbet och under mikroskopet identifierade de en tidigare odokumenterad art av tardigrade, som de döpte till Hypsibius henanensis. Genomsekvensering visade att arten hade 14 701 gener, varav 30% var unika för tardigrader.
När forskarna exponerade H. henanensis för stråldoser på 200 och 2 000 grått - långt utöver vad människor kunde överleva - fann de att 2 801 gener involverade i DNA-reparation, celldelning och immunsvar blev aktiva.
"Det är som i krigstid när fabriker omarbetas för att bara producera ammunition. Det är nästan på den nivån där genuttrycket omarbetas", säger Bob Goldstein, en cellbiolog vid University of North Carolina i Chapel Hill som har studerat tardigrader i 25 år. "Vi är fascinerade av hur en organism kan ändra sitt genuttryck för att producera så många transkript för vissa gener."
En av generna, kallad TRID1, kodar för ett protein som hjälper till att reparera dubbelsträngsbrott i DNA genom att rekrytera specialiserade proteiner till skadeställena. "Det här är en ny gen som, så vitt jag vet, ingen har studerat", säger Goldstein.
Forskarna uppskattar också att 0,5-3,1% av tardigrade gener förvärvades från andra organismer genom en process som kallas horisontell genöverföring. En gen som heter DODA1, som verkar komma från bakterier, tillåter tardigrader att producera fyra typer av antioxidantpigment som kallas betalainer. Dessa pigment kan neutralisera några av de skadliga reaktiva kemikalier som strålning orsakar i cellerna, vilka står för 60-70 % av strålningens skadliga effekter.
Författarna behandlade mänskliga celler med en av tardigrad betalainerna och fann att dessa celler hade mycket bättre förmåga att överleva strålning än obehandlade celler.
Inget utgångsdatum
Att undersöka de molekylära mekanismerna som gör det möjligt för tardigrader att tolerera andra extrema förhållanden som höga temperaturer, luftbrist, uttorkning och svält kan ha långtgående tillämpningar. Det skulle till exempel kunna förbättra hållbarheten för känsliga ämnen som vacciner. "Alla dina mediciner har ett utgångsdatum - tardigrader har inte det", säger Goldstein.
Att jämföra dessa mekanismer mellan olika tardigrade arter är en viktig del av denna forskning, tillägger Nadja Møbjerg, djurfysiolog vid Köpenhamns universitet. "Vi har ännu inte tillräckligt med kunskap om de olika arterna av tardigrader som finns", säger hon.
Dessa djur har "en mängd skyddande föreningar som sannolikt kommer att ge ännu mer intressanta och användbara insikter", säger Goldstein. "Vi vill förstå hur de fungerar och vilken potential de har."
-
Li. L. et al. Science 386, eadl0799 (2024).