Новый вид тихоходки демонстрирует способности к исцелению, похожие на супергеройские
Микроскопические существа могут выдерживать суровые условия космического пространства, что делает их идеальными кандидатами для изучения новых способов защиты астронавтов.
Gregory Paulson/Getty Images
Тардиграды, крошечные восьминогие существа, которые выглядят как инопланетные медведи, способны выживать в условиях, которые превышают любые возможности других организмов. Эти малыши могут выдерживать огромные дозы радиации, почти в 1,000 раз превышающие смертельный уровень для человека. Недавно открытый вид тардиград демонстрирует удивительные способности к восстановлению поврежденной ДНК после воздействия высоких доз гамма-лучей.
Существует примерно 1,500 известных видов тардиград, ласково называемых водяными медведями, однако механизмы их защиты от радиации до сих пор остаются недостаточно изученными. Новое исследование сосредоточено на виде Hypsibius henanensis, чтобы выяснить молекулярные механизмы, которые наделяют тардиград суперспособностями. Эти данные могут помочь в разработке методов защиты астронавтов от радиации во время длительных космических полетов.
“Экстремальная устойчивость к окружающей среде таких экстремофилов, как тардиграды, открывает новые горизонты для изучения молекулярных механизмов устойчивости к стрессу,” отметил исследователь Лей Ли из Китайской академии наук. “Функциональные исследования этих механизмов радиотолерантности расширят наше понимание клеточного выживания в экстремальных условиях.”
Учёные, стоящие за исследованием, секвенировали геном вида тардиград, найденного около шести лет назад в провинции Хэнань в Китае. При воздействии радиации этот вид активирует сложные защитные механизмы, которые не только защищают их ДНК, но и восстанавливают повреждения. Наиболее известный механизм защиты — способность тардиградов входить в состояние, похожее на смерть, где они сворачиваются в шар, истощая практически весь внутренний запас воды. Это состояние, наряду с другими защитными мерами, позволяет им выживать в экстремальных условиях на протяжении десятилетий, переживая замораживание, интенсивное излучение или вакуум космоса.
Недавно найденный вид Hypsibius henanensis имеет 14,701 ген, из которых 30% уникальны для водяных медведей. В ходе экспериментов ученые подвергли водяных медведей радиации в 200 и 2,000 грей и обнаружили, что 2,801 ген, связанный с ремонтом ДНК и иммунными ответами, активировался. Один из этих генов, TRID1, инициирует синтез белка 53BP1, который помогает восстанавливать разрывы двойной спирали ДНК.
Вид водяных медведей также активирует другие гены для поддержания своей стойкости, включая DODA1, который производит антиоксидантные пигменты для нейтрализации реактивных химических веществ, возникающих при радиации. Другой ген, BCS1, защищает клетки от повреждений митохондрий.
“Водяные медведи распространены по всей планете — от глубоких океанских сред до высоких гор,” — отметил Томас Бутби, доцент кафедры молекулярной биологии Университета Вайоминга. “Их способность переносить экстремальные условия помогла им успешно колонизировать разнообразные биомы.”
В 2021 году Бутби отправил водяных медведей в космос, чтобы исследовать их выживаемость в экстремальных условиях на борту Международной космической станции. “Важно понять, как водяные медведи выживают в космосе, поскольку это может помочь разработать меры защиты для людей во время длительных космических полетов,” — добавил Бутби.
Тардиграды продолжают поражать ученых, особенно в контексте космических исследований. Понимание механизмов, позволяющих им выживать в условиях микрогравитации и повышенной радиации, может привести к новым способам защиты людей от последствий длительных космических миссий.
“Лучшее понимание уникальных стратегий, которые используют тардиграды для борьбы с экстремальными стрессами, такими как радиация, поможет нам найти способы защиты людей,” сказал Бутби. “Это будет важно для обеспечения безопасности и эффективности будущих пилотируемых космических миссий.”