4 Wege Tardigraden sind nahezu unzerstörbar

Tardigraden sind mikroskopisch kleine Tiere, die mit zwei sehr coolen Spitznamen gesegnet sind - dem Wasserbären und dem Moosferkel. Sie sind segmentiert und erreichen eine maximale Länge von einem Millimeter, vielleicht anderthalb Millimeter.

Wasserbären scheinen ebenso unzerstörbar wie winzig zu sein. Es ist bekannt, dass sie bei extremen Temperaturen überleben, obwohl es Grenzen gibt. (Wir werden gleich darauf zurückkommen.) Sie schütteln extreme Strahlungsdosen ab und lachen angesichts des stillen Vakuums des Weltraums. In einem Experiment wurden Wasserbären 10 Tage lang dem Weltraum ausgesetzt. Nach der Rückkehr auf die Erde wurde festgestellt, dass viele der Bären überlebt hatten und einige sogar Babys hatten.

Wissenschaftler versuchten sogar, den Planeten von Tardigraden zu befreien (nur theoretisch), indem sie die Kreaturen einer Reihe von Tests unterzogen, die nachahmten, was sie erleben würden, wenn ein tödlicher Asteroid oder ein Strahlenexplosion die Erde treffen würde. Aber die Tardigraden zuckten auch mit den Schultern und überlebten theoretische Katastrophenereignisse im Wert von Milliarden von Jahren, so eine in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlichte Studie.

Diese widerstandsfähigen Kreaturen, die als "härteste Tiere der Erde" bezeichnet werden, sind seit langem Gegenstand wissenschaftlicher Neugier, weil sie uns immer wieder mit ihrer Fähigkeit überraschen, sich von der Katastrophe zu erholen.

Sie können auf dem Mond leben

Der Mond hat Krater und Berge und andere Ecken und Winkel, in denen Tardigraden überleben könnten. (Foto: Wissenschaftliches Visualisierungsstudio Goddard Space Flight Center der NASA [CC BY 2.0] / Flickr)

Zuletzt konnten die kleinen Wasserbären, die unsere Aufmerksamkeit erregen konnten, auffallen, weil sie sich als die einzig möglichen Überlebenden einer Bruchlandung auf dem Mond im Jahr 2019 herausstellten. Glücklicherweise hatte die israelische Beresheet-Sonde keine andere lebende Fracht an Bord, als sie im April abstürzte - ein fehlgeschlagener Versuch, das erste private Raumschiff zu werden, das auf dem Mond landete.

Zu dieser Zeit befanden sich jedoch einige Tausend Kreaturen an Bord. Sie waren Teil einer winzigen Mondbibliothek, die von der Arch Mission Foundation zusammengestellt wurde, einer Gruppe, deren Ziel es ist, ein Backup für die Erde zu finden. Die Bibliothek bestand aus Tardigraden, 30 Millionen Seiten mit Informationen und menschlichen DNA-Proben.

Wie Gründerin Nova Spivack zu Wired sagte: "Ironischerweise ist unsere Nutzlast möglicherweise das einzige Überlebende dieser Mission."

Das heißt nicht, dass sie dort oben herumkriechen. Aber weil sie das Vakuum des Weltraums überleben können, bedeutet dies nur, dass sie, wenn sie den Aufprall überlebt haben, in einem dehydrierten, komaähnlichen Zustand bleiben, aus dem sie erwachen können.

Sie können ohne Wasser überleben

Trotz ihres Spitznamens können Wasserbären (Sie können ein Wackeln im Video oben sehen) etwa 10 Jahre lang ohne Wasser auskommen und als ausgetrocknete Muschel leben. 250 Jahre lang hatten wir keine Ahnung, wie diese winzigen Kreaturen dieses extreme Austrocknen überlebten, aber eine Gruppe von Forschern der Universität von North Carolina in Chapel Hill fand eine Antwort.

Die Forscher trockneten Tardigraden aus, um zu sehen, welche Gene als Reaktion auf den Stress eingeschaltet wurden, wie aus ihrer in Molecular Cell veröffentlichten Studie hervorgeht. Die Forscher fanden heraus, dass intrinsisch ungeordnete Proteine ​​(IDPs) einen Gang einlegten und die Zellen der Tardigraden mit einer "amorphen Matrix" füllten, die verhindert, dass sie vollständig trocken werden und sterben.

Binnenvertriebene sind etwas seltsam. Die meisten Proteine ​​sind stabil und strukturiert, aber IDPs sind, wie der Name vermuten lässt, etwas lockerer. Sie haben keine feste Form. Thomas Boothby, der Hauptautor der Studie, beschrieb sie NPR als "wackelige Spaghettifedern, bei denen sie ständig ihre Form ändern". Diese Formänderung ermöglicht es ihnen, in Zellen zu wackeln und diese zusammenzuhalten, wodurch die zuvor erwähnte Schutzmatrix entsteht.

Boothby und die anderen Forscher nahmen dann die Tardigrade-IDPs und um zu sehen, ob Hefe und Bakterien den gleichen Austrocknungsschutz erhalten würden. Einige Bakterien und Hefen überlebten die Austrocknung um das 100-fache. Angesichts dessen können Dinge wie Medikamente, die während des Transports oder der Ernte in dürregefährdeten Gebieten kalt bleiben müssen, in ähnlicher Weise von den Tardigrade-Binnenvertriebenen profitieren.

Sie können extreme Temperaturen abschütteln, aber ...

Der Mount Vinson ist der höchste Berg der Antarktis - und ein wahrscheinliches Zuhause für Tardigraden, die fast überall leben können. (Foto: Wayne Morris / Shutterstock)

Wie bereits erwähnt, lassen diese mikroskopisch kleinen Kreaturen, die von Flechten und Moos leben, bei kalten Temperaturen keinen Schlag aus. Laut Smithsonian können sie extreme Temperaturen überstehen, bei minus 328 Grad Fahrenheit (minus 200 Grad Celsius) gefroren oder auf über 300 Grad Fahrenheit (ungefähr 149 Grad Celsius) erhitzt werden. Wie bei den anderen bereits erwähnten katastrophalen Bedingungen besteht das Geheimnis darin, dass sie unter ungünstigen Bedingungen in einen Zustand suspendierter Animation übergehen, der als "tun" -Zustand bezeichnet wird. Infolgedessen können sie fast überall leben, von der Antarktis bis zum Regenwald.

Aber diese Supermacht bringt sie nur so weit, wie Forscher der Biologieabteilung der Universität Kopenhagen kürzlich herausgefunden haben. Als sie die Kreaturen sowohl im aktiven als auch im ausgetrockneten Zustand betrachteten, stellten sie fest, dass Tardigraden tatsächlich anfällig für langfristige Hochtemperaturexpositionen sind.

Die mittlere letale Temperatur (dh 50% der Proben starben) für nicht akklimatisierte aktive Tardigraden betrug 37, 1 Grad Celsius (98, 7 Grad F). Für getrocknete Proben betrug die geschätzte mittlere letale Temperatur nach einer einstündigen Exposition 82, 7 ° C (180, 86 ° F), obwohl nach einer 24-stündigen Exposition eine signifikante Abnahme auf 63, 1 ° C (145, 58 ° F) zu verzeichnen war. Die Forschung wurde in wissenschaftlichen Berichten veröffentlicht.

"Aus dieser Studie können wir schließen, dass aktive Tardigraden anfällig für hohe Temperaturen sind, obwohl es den Anschein hat, als könnten sich diese Tiere an steigende Temperaturen in ihrem natürlichen Lebensraum gewöhnen", erklärt Hauptautor Ricardo Neves in einer auf EurekaAlert veröffentlichten Pressemitteilung. "Ausgetrocknete Tardigraden sind viel widerstandsfähiger und können Temperaturen aushalten, die viel höher sind als die von aktiven Tardigraden. Die Expositionszeit ist jedoch eindeutig ein begrenzender Faktor, der ihre Toleranz gegenüber hohen Temperaturen einschränkt."

Es ist bezeichnend, dass diese Kreaturen die gleiche Anfälligkeit für den Klimawandel haben wie alle anderen Tiere auf dem Planeten.

Sie können Strahlung widerstehen

Menschen erhalten heutzutage viel mehr medizinische Bildgebungsuntersuchungen, und vielleicht können uns Tardigraden beibringen, wie man das auf die sicherste Art und Weise macht. (Foto: eAlisa / Shutterstock)

Es war ein Team japanischer Forscher, das das Geheimnis hinter der erstaunlichen Verteidigung des robusten Lebewesens gegen Strahlung herausgefunden hat. (Andere Forscher erfuhren, dass eine Gruppe von Wasserbären Strahlungsdosen von 5.000 bis 6.000 Grautönen oder absorbierte Energie pro Masseeinheit Gewebe überleben könnte. Im Gegensatz dazu würde der Mensch eine Dosis von 5 Grautönen kaum überleben!) Zu den zahlreichen Bewältigungsstrategien des Tieres gehört Ein Protein, das seine DNA vor Strahlenschäden schützt. Die Forscher nannten es "Dsup" (kurz für "Schadensunterdrücker"). Als die Wissenschaftler das Dsup-Protein im Labor in menschliche Zellen transplantierten, schützte es auch diese Zellen.

Die Wissenschaftler, deren Arbeit in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, schlagen vor, dass Gene dieser "Extremeophilen" eines Tages zum Schutz des Menschen vor Strahlung verwendet werden könnten. Interessanterweise waren die Tardigraden strahlenresistenter als die menschlichen Zellen mit dem zugesetzten Dsup-Protein.

Spätere Forschungen haben auf diesen Erkenntnissen aufgebaut und herausgefunden, wie dieses Schutzverhalten funktioniert. Wissenschaftler der University of California in San Diego untersuchten die biochemische Zusammensetzung der Dsup-Proteine ​​und stellten fest, dass Dsup an Chromatin bindet, eine Mischung aus DNA und Proteinen, die im Zellkern Chromosomen bilden. Nach der Bindung an Chromatin schützt Dsup die Zellen, indem es einen Schutz bildet, der die DNA vor den durch Röntgenstrahlen erzeugten Hydroxylradikalen schützt. Dies geht aus einer Pressemitteilung der UC San Diego hervor.

"... Tardigraden haben andere Tricks im Ärmel, die wir noch nicht identifiziert haben", sagte Professor Matthew Cobb von der Universität Manchester, der nicht an diesen Studien beteiligt war, gegenüber der BBC. Im Prinzip "könnten diese Gene uns Bioingenieurorganismen sogar helfen, in extrem feindlichen Umgebungen wie auf der Marsoberfläche zu überleben - [vielleicht] als Teil eines Terraforming-Projekts, um den Planeten für den Menschen gastfreundlich zu machen."

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde seit ihrer Erstveröffentlichung im September 2011 mit neuen Informationen aktualisiert .

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