Sinh vật bất khả chiến bại trong mọi môi trường

Các nhà khoa học cuối cùng đã phát hiện ra thủ thuật phân tử mà gấu nước (tardigrades) sử dụng để tiến vào trạng thái gần như bất khả chiến bại nhằm bảo vệ chúng khỏi những môi trường khắc nghiệt – bao gồm cả chân không lạnh lẽo của không gian vũ trụ.

Những sinh vật tám chân nhỏ bé - được gọi là gấu nước hoặc heo con rêu - phát triển mạnh trên khắp hành tinh của chúng ta. Sự phong phú của chúng một phần là do chúng có khả năng phục hồi cao: Trong điều kiện khắc nghiệt, các sinh vật co lại thành những quả bóng mất nước gần như không thể phá hủy được gọi là trạng thái điều chỉnh.

Quá trình biến thái, được gọi là anhydrobiosis, cho phép sinh vật sống sót ở nhiệt độ khắc nghiệt, chịu được bức xạ mạnh được gọi là tia vũ trụ và thậm chí thoát ra bình an vô sự sau khi bị bắn từ súng .

Các nhà khoa học trước đây không chắc chắn chính xác họ thực hiện quá trình biến đổi này như thế nào.

Các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu mới: “Từ lâu người ta đã hiểu rằng tardigrades tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển đổi giải phẫu này thông qua các quá trình hoạt động”. "Tuy nhiên, (các) cơ chế mà qua đó loài tardigrades nhận ra những biến động của môi trường và báo hiệu sự chuyển đổi để vào và ra khỏi giai điệu phần lớn vẫn chưa được khám phá."

Nhưng trong một nghiên cứu mới, được công bố ngày 17 tháng 1 trên tạp chí PLOS One , các nhà nghiên cứu đã tiết lộ nền tảng phân tử của những kỹ năng sinh tồn đáng chú ý này.

Được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1773 bởi nhà động vật học người Đức Johann August Ephraim Goeze, gấu nước được đặt tên là "tardigrada" hay "bước chậm" vì dáng đi lắc lư có phương pháp của chúng. Khoảng 1.300 loài sinh vật cực nhỏ sống dưới nước này đã được xác định và chúng có niên đại cách đây tới 600 triệu năm - nghĩa là chúng đã sống sót sau tất cả 5 sự kiện tuyệt chủng lớn của hành tinh chúng ta.

Kỹ năng sinh tồn phi thường của gấu nước nằm ở khả năng chuyển sang trạng thái ngủ đông cực kỳ mất nước. Chân của sinh vật rút lại và cơ thể đầy đặn, nhiều đốt của chúng cuộn tròn thành những quả bóng nhỏ giúp loại bỏ 95% độ ẩm của chúng.

Để điều tra cách các sinh vật thực hiện kỳ tích này, các nhà nghiên cứu đã cho một nhóm loài gấu nước mẫu ( Hypsibius exemplaris ) tiếp xúc với một số điều kiện đe dọa tính mạng, bao gồm mức độ nguy hiểm của hydro peroxide, đường, muối và nhiệt độ âm 112 độ F (âm 80). độ C). Bằng cách đo môi trường hóa học bên trong tế bào của gấu nước, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các sinh vật này tạo ra các gốc tự do khiến chúng chuyển sang trạng thái điều chỉnh.

Các gốc tự do - các nguyên tử oxy có thêm một electron chưa ghép cặp - xuất hiện trong tế bào động vật trong một giai đoạn được gọi là stress oxy hóa. Ở hầu hết động vật, quá trình này có hại vì các gốc tự do phản ứng với protein và các đoạn DNA để tạo ra các đột biến có hại.

Nhưng ở loài tardigrades, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các gốc tự do phản ứng với axit amin cysteine để biến sinh vật này sang trạng thái gần như không thể bị phá hủy. Họ xác nhận điều này bằng cách ức chế quá trình oxy hóa cystein này, khiến tardigrades không có khả năng chuyển sang trạng thái điều chỉnh.

Các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu: “Khả năng sống sót của loài gấu nước phụ thuộc vào các cystein bị oxy hóa thuận nghịch điều phối việc đi vào và thoát ra khỏi trạng thái sống sót một cách có quy định chặt chẽ”.

Bước tiếp theo của các nhà khoa học là xem cơ chế này được chia sẻ rộng rãi như thế nào ở các loài gấu nước.