I ricercatori ritengono di possedere la chiave per spiegare perché i tardigradi possono sopravvivere a quasi tutto

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I tardigradi, noti anche come orsi acquatici, vivono tipicamente in alcuni degli ambienti più difficili della Terra. Questi animali microscopici sono così insoliti che hanno viaggiato fino alla Stazione Spaziale Internazionale per effettuare ricerche.

Quando il gioco si fa duro, le creature sorprendentemente potenti sono in grado di entrare in una forma di animazione sospesa, chiamata “stato tun”. Per decenni. Ora, i ricercatori affermano di aver scoperto il misterioso meccanismo che attiva la modalità di sopravvivenza negli animali – e il lavoro potrebbe avere implicazioni per gli esseri umani – Secondo un nuovo studio.

Sotto stress, in condizioni di freddo estremo o in altre condizioni ambientali estreme, i corpi dei tardigradi producono radicali liberi dell'ossigeno instabili e un elettrone spaiato, noti anche come specie reattive dell'ossigeno, che possono danneggiare le proteine ​​e il DNA del corpo se si accumulano in eccesso. (Sì, questo stress ossidativo è lo stesso evento fisiologico sperimentato dagli esseri umani Quando stressato E perché gli esperti di salute suggeriscono di mangiare un sacco di mirtilli e altri cibi antiossidanti dopo una settimana dura al lavoro?

I ricercatori hanno scoperto che il meccanismo di sopravvivenza inizia quando la cisteina, uno degli amminoacidi che compongono le proteine ​​nel corpo, entra in contatto con questi radicali liberi dell'ossigeno e viene ossidata. Questo processo è il segnale che fa sapere al tardigrado che è ora di entrare in modalità protezione. I radicali liberi diventano, per così dire, il martello utilizzato per frantumare il vetro dell'allarme antincendio.

I risultati sono stati pubblicati il ​​17 gennaio sulla rivista Un vantaggio.

Questa scoperta potrebbe eventualmente aiutare a sviluppare materiali in grado di rispondere a condizioni estreme come lo spazio profondo o trattamenti in grado di disarmare le cellule tumorali, ha affermato Amanda Smithers, autrice principale dello studio e ricercatrice post-dottorato presso il Dana-Farber Cancer Institute e la Harvard Medical School. Scuola a Boston.

In Habitat spietati Diversi come l'Antartide, le vette delle montagne e le sorgenti delle acque profonde, i tardigradi si incontrano Temperatura estrema Oppure la siccità ritirerà le loro otto braccia e ridurrà la quantità di acqua che immagazzinano.

I tardigradi si riducono a un quarto delle loro dimensioni normali. Gli invertebrati lineari e piuttosto grossi si trasformano in palle protettive e asciutte nello stato cartone animato, dove si nascondono in ambienti che ucciderebbero la maggior parte delle altre forme di vita.

Smithers e ricercatori dell'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill e della Marshall University di Huntington, West Virginia, hanno affermato di aver iniziato a studiare questo fenomeno grazie a un crescente corpo di letteratura che suggerisce che la cisteina fosse coinvolta nell'innescare il processo convulsivo.

“Quando stavamo esaminando l'elenco di tutte queste condizioni assurde in cui i tardigradi possono sopravvivere – spazio, vuoto, alta concentrazione di sale come quando l'oceano inizia ad evaporare – l'unica cosa che collegava davvero tutte queste cose erano le specie reattive dell'ossigeno, “, ha detto Smithers. “È stato davvero un momento eureka.”

Negli ultimi dieci anni, i ricercatori hanno iniziato a rendersi conto che le specie reattive dell’ossigeno, i radicali liberi che una volta erano considerati un vero “problema”, ha detto Smithers, possono essere “davvero importanti affinché il nostro corpo funzioni e sia in grado di adattarsi a diversi stress”.

Studi precedenti avevano affermato che invece di contribuire ad avviare il processo di aggiustamento come protezione contro i fattori di stress, i tardigradi proteggevano se stessi dai radicali liberi. Smithers e i suoi colleghi hanno scoperto che la produzione di radicali liberi da parte del corpo è invece parte del processo che aiuta il tardigrado a proteggersi raggomitolandosi in una palla dura resistente al caldo estremo, al freddo o ad altri fattori ambientali.

“Ci è venuta l'idea che forse queste specie stanno segnalando ai tardigradi di entrare nel loro stato di controllo”, ha detto.

Prima di impostare il processo più lungo utilizzato nello studio, Smithers ha invitato una studentessa universitaria ad aiutarla a eseguire un rapido esperimento e testare la sua ipotesi iniziale sulle specie reattive dell'ossigeno e il loro ruolo nell'avvio della formazione del tun.

Smithers ha chiesto allo studente di andare in farmacia e prendere del perossido, un comune radicale libero. Mentre Smithers guardava l'esperimento tramite FaceTime, lo studente ha lasciato cadere del perossido su un orso acquatico per vedere cosa sarebbe successo.

“All'improvviso, ha iniziato a premere. Le sue gambe hanno iniziato ad entrare nel suo corpo. Ha iniziato a contrarsi. È diventato il tono perfetto che sappiamo di aspettarci”, ha detto Smithers.

La ricerca non viene svolta solo per scoprire come gli animali sopravvivono negli ambienti difficili in cui spesso vivono. Smithers ha affermato che i risultati potrebbero aiutare i ricercatori a sviluppare materiali in grado di rispondere a condizioni estreme, come ad esempio attrezzature per vigili del fuoco in grado di creare una barriera protettiva. Quando le condizioni diventano troppo dure – o lo sviluppo di trattamenti chemioterapici migliori per distruggere i tumori maligni disabilitando le misure protettive che rendono molto difficile l’uccisione delle cellule tumorali.

Questa scoperta entusiasma il dottor William R. Miller, professore assistente di ricerca presso la Baker University di Baldwin City, Kansas. Miller, che ha studiato e scritto sui tardigradi, non è stato coinvolto in questa ricerca.

“Sarebbe bello trovare altri modi in cui questi meccanismi potrebbero essere utilizzati per controllare il cancro”, ha detto Miller.

Miller ha detto di essere rimasto colpito dalla capacità di Smithers di immaginare modi in cui la ricerca sui tardigradi potrebbe essere implementata nella ricerca sul cancro e in altri campi. Ha detto che ci vuole “un altro livello di ragione e di pensiero per trovare il trasferimento di una tecnologia o di un insieme di cose verso una tecnologia che è molto lontana. Ne abbiamo bisogno di più”.

Jenna Schwewer È uno scrittore, montatore e produttore audio freelance di Anchorage, in Alaska, che si concentra (principalmente) su scienza, arte e viaggi.