Mitől olyan kemények ezek a kis „vízi medvék”? Gyorsan helyreállítják a törött DNS-t.

Anne de Sien, hogy néhány éve bevezesse gyermekeit az állatvilág rejtett csodáiba, bemerészkedett párizsi kertjébe. Dr. De Cian, egy molekuláris biológus algadarabokat gyűjtött össze, majd visszament a belsejébe, vízbe áztatta és mikroszkóp alá helyezte. Gyermekei az objektíven keresztül a mohán mászkáló furcsa nyolclábú lényeket bámulták.

„Lenyűgözött” – mondta Dr. De Cian.

De még nem végzett a kis szörnyekkel, akiket tardigrádnak neveznek. Bevitte őket a Francia Nemzeti Természettudományi Múzeum laboratóriumába, ahol kollégáival gammasugárzással érte őket. A robbanások több százszor nagyobbak voltak, mint az ember megöléséhez szükséges sugárzás. A tardigrádok azonban túlélték, és úgy folytatták életüket, mintha mi sem történt volna.

A tudósok régóta tudják, hogy a tardigrádok furcsán ellenállnak a sugárzásnak, de Dr. de Cien és más kutatók csak most fedezték fel túlélésük titkait. Egy pénteken és az év elején megjelent tanulmány szerint a tardigrád ügyesnek tűnik a molekuláris javításban, és gyorsan össze tudja rakni a törött DNS-halmazokat.

A tudósok évszázadok óta próbálnak áthatolni a tardigrádok védelmén. 1776-ban Lazzaro Spallanzani olasz természettudós leírta, hogyan lehet az állatok teljesen kiszáradni, majd vízpermettel újraéleszteni őket. A következő évtizedekben a tudósok azt találták, hogy a tardigrádok ellenállnak a zúzó nyomásnak, a mélyfagyásnak és még a világűrbe való repülésnek is.

1963-ban egy francia kutatócsoport felfedezte, hogy a tardigrádok ellenállnak a hatalmas röntgensugárzásnak. A közelmúltban végzett tanulmányok során a kutatók azt találták, hogy egyes tardigrád fajok 1400-szor nagyobb sugárzást képesek ellenállni, mint amennyi egy ember megöléséhez szükséges lenne.

A sugárzás halálos, mert megszakítja a DNS-láncokat. A DNS-molekulát érő nagy energiájú sugarak közvetlen károsodást okozhatnak; Az is okozhat káoszt, hogy a sejten belül egy másik molekulával ütközik. Ez a megváltozott molekula megtámadhatja a DNS-t.

A tudósok azt gyanítják, hogy a tardigradok megelőzhetik vagy visszafordíthatják ezt a kárt. 2016-ban a Tokiói Egyetem kutatói felfedezték Felfedezte a Dsup nevű fehérjét, amely a jelek szerint megvédi a tardigrád génjeit az energiasugaraktól és a kóbor molekuláktól. A kutatók úgy tesztelték hipotézisüket, hogy Dsup-ot helyeztek az emberi sejtekbe, és röntgensugárzással bombázták őket. A Dsup sejtek kevésbé károsodtak, mint a tardigrád fehérjét nem tartalmazó sejtek.

Ez a kutatás felkeltette Dr. De Cian érdeklődését a tardigrádok iránt. Kollégáival tanulmányozta a párizsi kertjében gyűjtött állatokat, valamint egy Angliában és egy harmadikat az Antarktiszon talált fajokat. Ahogy beszámoltak Januárban a gamma-sugarak elpusztították a tardigrádok DNS-ét, de nem sikerült megölniük őket.

Courtney Clark Hachtel, a North Carolina Asheville Egyetem biológusa és munkatársai egymástól függetlenül megállapították, hogy Törött génekkel végeztem. Tanulmányukat pénteken tették közzé a Current Biology folyóiratban.

Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a Dsup önmagában nem akadályozza meg a DNS-károsodást, bár lehetséges, hogy a fehérjék részleges védelmet nyújtanak. Nehéz ezt biztosan tudni, mert a tudósok még mindig azon dolgoznak, hogyan végezzenek kísérleteket a tardigrádokon. Nem tudnak például állatokat megtervezni a Dsup gén nélkül, hogy lássák, hogyan kezelik a sugárzást.

„Szeretnénk elvégezni ezt a kísérletet” – mondta Jean-Paul Concordet, Dr. de Cien asszisztense a múzeumban. „De amit a tardigrádokkal tehetünk, az még mindig meglehetősen primitív.”

A két új tanulmány egy másik trükköt is feltár a tardigrádok számára: gyorsan helyreállítják a törött DNS-t.

Miután a tardigrádok sugárzásnak vannak kitéve, sejtjeik több száz gént használnak fel új fehérjekészlet létrehozására. E gének közül sokat ismernek a biológusok, mert más fajok – köztük mi is – használják őket a sérült DNS helyreállítására.

Sejtjeink folyamatosan javítják a géneket. Egy tipikus emberi sejt DNS-szálai naponta körülbelül 40-szer törnek el, és minden alkalommal sejtjeinknek meg kell javítaniuk őket.

A tardigrádok elképesztő mennyiségben készítik ezeket a standard javítófehérjéket. „Azt hittem, ez nevetséges” – emlékezett vissza Dr. Clark Hachtel, amikor először megmérte a szintjeit.

Dr. De Cian és munkatársai azt is felfedezték, hogy a sugárzás hatására a tardigrádok számos olyan fehérjét termelnek, amelyek más állatokban nem találhatók meg. Funkcióik egyelőre többnyire rejtélyek maradnak.

A tudósok egy különösen bőséges fehérjét választottak tanulmányozásra, a TRD1-et. Amikor emberi sejtekbe juttatták, úgy tűnt, hogy segít a sejteknek ellenállni a DNS-ük károsodásának. Dr. Concordet arra gondolt, hogy a TRD1 megragadhatja a kromoszómákat, és megtarthatja azokat a megfelelő formájukban, még akkor is, ha a szálaik kopni kezdenek.

A TRD1-hez hasonló fehérjék tanulmányozása nemcsak a tardigrádok erejét fogja feltárni, hanem új ötletekhez is vezethet az orvosi rendellenességek kezelésével kapcsolatban, mondta Dr. Concordet. A DNS-károsodás például számos ráktípusban szerepet játszik. „Bármilyen trükk, amit használnak, hasznunkra válhat” – mondta Dr. Concordet.

Dr. Concordet még mindig furcsának találja, hogy a tardigrádok ilyen jól túlélik a sugárzást. Hiszen nem atomerőművekben vagy uránnal bélelt barlangokban kell túlélniük.

„Ez az egyik nagy rejtély: miért ellenállóak ezek az élőlények a sugárzással szemben? Ő mondta.

Dr. Concordet azt mondta, hogy ennek a tardigrádnak a szuperereje csak szokatlan véletlen egybeesés lehet. A kiszáradás a DNS-t is lebonthatja, így a tardigrádok felhasználhatják páncéljukat és javítófehérjéket a kiszáradás leküzdésére.

Míg egy párizsi park könnyű helynek tűnhet az élethez, Dr. Concordet szerint ez sok kihívás elé állíthatja a tardigradokat. Még a harmat minden reggel eltűnése is katasztrófa lehet.

„Nem tudjuk, milyen az élet odakint a mohában” – mondta.