Suche
Mein Konto
Nye tardigrade arter afslører hemmeligheder om strålingsmodstand
En nyopdaget tardigrad-art afslører, hvordan disse små væsner kan overleve ekstrem stråling.
Nye tardigrade arter afslører hemmeligheder om strålingsmodstand
En nyligt beskrevet art af tardigrad giver forskerne indsigt i, hvad der gør disse små, ottebenede væsner så modstandsdygtige over for stråling.
Tardigrades, også kendt som vandbjørne, har længe fascineret videnskabsmænd med deres evne til at overleve ekstreme forhold, herunder stråling på niveauer, der er næsten 1.000 gange højere end den dødelige dosis for mennesker. Der er omkring 1.500 kendte arter af tardigrad, men kun en håndfuld er velundersøgt.
Nu har videnskabsmænd sekventeret genomet af en videnskabeligt ny art og afsløret nogle af de molekylære mekanismer, der giver tardigrader deres ekstraordinære modstandskraft. Deres undersøgelse, offentliggjort i Science den 24. oktober 1, identificerer tusindvis af tardigrad gener, der bliver mere aktive, når de udsættes for stråling. Disse processer antyder et sofistikeret forsvarssystem, der beskytter DNA mod de skader, som stråling forårsager, og reparerer brud, der opstår.
Forfatterne håber, at deres resultater kan bruges til at beskytte astronauter mod stråling under rummissioner, rydde op i nuklear forurening eller forbedre kræftbehandling.
"Denne opdagelse kan hjælpe med at forbedre stressresistensen af menneskelige celler, hvilket vil gavne patienter, der gennemgår strålebehandling," siger Lingqiang Zhang, medforfatter af undersøgelsen og en molekylær- og cellebiolog ved Beijing Institute of Lifeomics.
Beskyttende gener
For omkring seks år siden tog Zhang og hans kolleger til Funiu-bjergene i Kinas Henan-provins for at indsamle mosprøver. I laboratoriet og under mikroskopet identificerede de en tidligere udokumenteret art af tardigrade, som de kaldte Hypsibius henanensis. Genomsekventering viste, at arten havde 14.701 gener, hvoraf 30% var unikke for tardigrader.
Da forskerne udsatte H. henanensis for stråledoser på 200 og 2.000 grå - langt ud over, hvad mennesker kunne overleve - fandt de ud af, at 2.801 gener involveret i DNA-reparation, celledeling og immunrespons blev aktive.
"Det er ligesom i krigstid, hvor fabrikker ombygges til kun at producere ammunition. Det er næsten på det niveau, hvor genekspressionen omdannes," siger Bob Goldstein, en cellebiolog ved University of North Carolina i Chapel Hill, som har studeret tardigrader i 25 år. "Vi er fascineret af, hvordan en organisme kan ændre sin genekspression til at producere så mange transskriptioner for bestemte gener."
Et af generne, kaldet TRID1, koder for et protein, der hjælper med at reparere dobbeltstrengede brud i DNA ved at rekruttere specialiserede proteiner til skadestederne. "Dette er et nyt gen, som så vidt jeg ved, ingen har studeret," siger Goldstein.
Forskerne vurderer også, at 0,5-3,1% af tardigrad gener blev erhvervet fra andre organismer gennem en proces kaldet horisontal genoverførsel. Et gen kaldet DODA1, som ser ud til at komme fra bakterier, tillader tardigrader at producere fire typer antioxidantpigmenter kendt som betalainer. Disse pigmenter kan neutralisere nogle af de skadelige reaktive kemikalier, som stråling forårsager i celler, som står for 60-70 % af strålingens skadelige virkninger.
Forfatterne behandlede humane celler med en af tardigrade betalainer og fandt ud af, at disse celler var meget bedre i stand til at overleve stråling end ubehandlede celler.
Ingen udløbsdato
At undersøge de molekylære mekanismer, der gør det muligt for tardigrader at tolerere andre ekstreme forhold, såsom høje temperaturer, luftmangel, dehydrering og sult, kan have vidtrækkende anvendelser. Det kunne for eksempel forbedre holdbarheden af følsomme stoffer som vacciner. "Alle dine medicin har en udløbsdato - tardigrader har ikke," siger Goldstein.
At sammenligne disse mekanismer mellem forskellige tardigrade arter er en vigtig del af denne forskning, tilføjer Nadja Møbjerg, dyrefysiolog ved Københavns Universitet. "Vi har endnu ikke nok viden om de forskellige arter af tardigrader, der findes," siger hun.
Disse dyr har "et væld af beskyttende forbindelser, der sandsynligvis vil give endnu mere interessant og nyttig indsigt," siger Goldstein. "Vi vil gerne forstå, hvordan de fungerer, og hvilket potentiale de har."
-
Li. L. et al. Science 386, eadl0799 (2024).