Novas espécies de tardígrados revelam segredos da resistência à radiação

Novas espécies de tardígrados revelam segredos da resistência à radiação

Uma espécie de tardígrado recentemente descrita está a dar aos cientistas uma visão sobre o que torna estas pequenas criaturas de oito patas tão resistentes à radiação.

Os tardígrados, também conhecidos como ursos d'água, há muito fascinam os cientistas com sua capacidade de sobreviver a condições extremas, incluindo radiação em níveis quase 1.000 vezes superiores à dose letal para humanos. Existem cerca de 1.500 espécies conhecidas de tardígrados, mas apenas algumas são bem estudadas.

Agora, os cientistas sequenciaram o genoma de uma espécie cientificamente nova e revelaram alguns dos mecanismos moleculares que conferem aos tardígrados a sua extraordinária resiliência. O estudo deles, publicado na Science em 24 de outubro 1, identifica milhares de genes tardígrados que se tornam mais ativos quando expostos à radiação. Esses processos sugerem um sistema de defesa sofisticado que protege o DNA dos danos causados ​​pela radiação e repara as rupturas que ocorrem.

Os autores esperam que as suas descobertas possam ser usadas para proteger os astronautas da radiação durante missões espaciais, limpar a contaminação nuclear ou melhorar o tratamento do cancro.

“Esta descoberta pode ajudar a melhorar a resistência das células humanas ao estresse, o que beneficiará os pacientes submetidos à radioterapia”, diz Lingqiang Zhang, coautor do estudo e biólogo molecular e celular do Instituto de Lifeomics de Pequim.

Genes protetores

Há cerca de seis anos, Zhang e seus colegas foram às montanhas Funiu, na província chinesa de Henan, para coletar amostras de musgo. No laboratório e sob o microscópio, eles identificaram uma espécie de tardígrado anteriormente não documentada, que chamaram de Hypsibius henanensis. O sequenciamento do genoma mostrou que a espécie tinha 14.701 genes, 30% dos quais eram exclusivos dos tardígrados.

Quando os investigadores expuseram o H. henanensis a doses de radiação de 200 e 2.000 cinzas - muito além do que os humanos poderiam sobreviver - descobriram que 2.801 genes envolvidos na reparação do ADN, na divisão celular e nas respostas imunitárias tornaram-se activos.

"É como em tempos de guerra, quando as fábricas são reequipadas para produzir apenas munições. Está quase no nível em que a expressão genética é reprojetada", diz Bob Goldstein, biólogo celular da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, que estuda tardígrados há 25 anos. “Estamos fascinados pela forma como um organismo pode alterar a sua expressão genética para produzir tantas transcrições para certos genes.”

Um dos genes, chamado TRID1, codifica uma proteína que ajuda a reparar quebras na cadeia dupla do DNA, recrutando proteínas especializadas para os locais danificados. “Este é um gene novo que, até onde eu sei, ninguém estudou”, diz Goldstein.

Os pesquisadores também estimam que 0,5-3,1% dos genes tardígrados foram adquiridos de outros organismos através de um processo chamado transferência horizontal de genes. Um gene chamado DODA1, que parece vir de bactérias, permite que os tardígrados produzam quatro tipos de pigmentos antioxidantes conhecidos como betalaínas. Esses pigmentos podem neutralizar alguns dos produtos químicos reativos nocivos que a radiação causa nas células, que são responsáveis ​​por 60-70% dos efeitos nocivos da radiação.

Os autores trataram células humanas com uma das betalaínas tardígradas e descobriram que estas células eram muito mais capazes de sobreviver à radiação do que as células não tratadas.

Sem data de validade

A investigação dos mecanismos moleculares que permitem aos tardígrados tolerar outras condições extremas, como altas temperaturas, privação de ar, desidratação e fome, pode ter aplicações de longo alcance. Por exemplo, poderia melhorar o prazo de validade de substâncias sensíveis, como as vacinas. “Todos os seus medicamentos têm prazo de validade – os tardígrados não”, diz Goldstein.

Comparar estes mecanismos entre diferentes espécies de tardígrados é uma parte importante desta investigação, acrescenta Nadja Møbjerg, fisiologista animal da Universidade de Copenhaga. “Ainda não temos conhecimento suficiente sobre as diferentes espécies de tardígrados existentes”, diz ela.

Estes animais têm “uma riqueza de compostos protetores que provavelmente fornecerão informações ainda mais interessantes e úteis”, diz Goldstein. “Queremos entender como eles funcionam e qual o potencial que têm.”

1. Li. L. e outros. Ciência 386, eadl0799 (2024).

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