Co sprawia, że ​​te małe „wodne misie” są tak wytrzymałe? Szybko naprawiają uszkodzone DNA.

Aby kilka lat temu przedstawić swoim dzieciom ukryte cuda królestwa zwierząt, Anne de Sien wybrała się do swojego ogrodu w Paryżu. Doktor De Cian, biolog molekularny, zebrał kawałki glonów, następnie wrócił do środka, namoczył je w wodzie i umieścił pod mikroskopem. Jej dzieci patrzyły przez obiektyw na dziwne ośmionożne stworzenia wspinające się po mchu.

„Byli pod wrażeniem” – stwierdził dr De Cian.

Ale nie skończyła radzić sobie z małymi potworami, znanymi jako niesporczaki. Przyniosła je do swojego laboratorium we Francuskim Narodowym Muzeum Historii Naturalnej, gdzie wraz z kolegami poddała je promieniom gamma. Wybuchy były setki razy silniejsze niż promieniowanie potrzebne do zabicia człowieka. Jednak niesporczaki przeżyły i kontynuowały swoje życie, jakby nic się nie stało.

Naukowcy od dawna wiedzieli, że niesporczaki są dziwnie odporne na promieniowanie, ale dopiero teraz dr de Cien i inni badacze odkryli ich sekrety przetrwania. Według badań opublikowanych w piątek i innych na początku tego roku, niesporczaki wydają się być biegłe w naprawie molekularnej i zdolne do szybkiego ponownego składania stosów uszkodzonego DNA.

Naukowcy od wieków próbują przebić się przez obronę niesporczaków. W 1776 roku Lazzaro Spallanzani, włoski przyrodnik, opisał, jak zwierzęta mogą całkowicie wyschnąć, a następnie ożywić je za pomocą strumienia wody. W kolejnych dziesięcioleciach naukowcy odkryli, że niesporczaki są w stanie wytrzymać miażdżący nacisk, głębokie mrozy, a nawet lot w przestrzeń kosmiczną.

W 1963 roku zespół francuskich badaczy odkrył, że niesporczaki są w stanie wytrzymać potężne wybuchy promieni rentgenowskich. W ostatnich badaniach naukowcy odkryli, że niektóre gatunki niesporczaków są w stanie wytrzymać dawkę promieniowania 1400 razy wyższą niż dawka potrzebna do zabicia człowieka.

Promieniowanie jest zabójcze, ponieważ niszczy łańcuchy DNA. Promienie wysokoenergetyczne uderzające w cząsteczkę DNA mogą powodować bezpośrednie uszkodzenia; Może również powodować chaos, zderzając się z inną cząsteczką wewnątrz komórki. Ta zmieniona cząsteczka może atakować DNA.

Naukowcy podejrzewają, że niesporczaki mogą zapobiec lub odwrócić te szkody. W 2016 roku odkryli to naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego Odkrył białko zwane Dsup, który wydaje się chronić geny niesporczaków przed promieniami energetycznymi i bezpańskimi cząsteczkami. Naukowcy przetestowali swoją hipotezę, umieszczając Dsup w ludzkich komórkach i bombardując je promieniami rentgenowskimi. Komórki Dsup były mniej uszkodzone niż komórki bez białka niesporczaków.

Badania te wzbudziły zainteresowanie doktora De Ciana niesporczakami. Ona i jej koledzy badali zwierzęta, które zebrała w swoim ogrodzie w Paryżu, a także gatunki występujące w Anglii i jedno z Antarktydy. Jak podali W styczniu promienie gamma zniszczyły DNA niesporczaków, ale ich nie zabiły.

Courtney Clark Hachtel, biolog z Uniwersytetu Północnej Karoliny w Asheville i jej współpracownicy niezależnie odkryli, że niesporczaki Skończyło się na uszkodzonych genach. Wyniki ich badania opublikowano w piątek w czasopiśmie Current Biology.

Wyniki te sugerują, że sam Dsup nie zapobiega uszkodzeniom DNA, chociaż możliwe jest, że białka zapewniają częściową ochronę. Trudno mieć pewność, ponieważ naukowcy wciąż zastanawiają się, jak przeprowadzać eksperymenty na niesporczakach. Nie mogą na przykład konstruować zwierząt bez genu Dsup, aby zobaczyć, jak radzą sobie z promieniowaniem.

„Chcielibyśmy przeprowadzić ten eksperyment” – powiedział Jean-Paul Concordet, asystent doktora de Cien w muzeum. „Ale to, co możemy zrobić z niesporczakami, jest nadal dość prymitywne”.

Dwa nowe badania ujawniają kolejną sztuczkę niesporczaków: szybko naprawiają uszkodzone DNA.

Po wystawieniu niesporczaków na promieniowanie ich komórki wykorzystują setki genów do wytworzenia nowego zestawu białek. Wiele z tych genów jest znanych biologom, ponieważ inne gatunki – w tym my – wykorzystują je do naprawy uszkodzonego DNA.

Nasze komórki nieustannie naprawiają geny. Nici DNA w typowej ludzkiej komórce pękają około 40 razy dziennie i za każdym razem nasze komórki muszą je naprawić.

Niesporczaki wytwarzają te standardowe białka naprawcze w zdumiewających ilościach. „Pomyślałam, że to niedorzeczne” – wspomina dr Clark Hachtel, kiedy po raz pierwszy mierzyła swój poziom.

Dr De Cian i jej współpracownicy odkryli również, że promieniowanie powoduje, że niesporczaki wytwarzają szereg białek niespotykanych u innych zwierząt. Na razie ich funkcje pozostają w większości tajemnicą.

Naukowcy wybrali do badań szczególnie obfite białko, zwane TRD1. Po wprowadzeniu do ludzkich komórek wydawało się, że pomaga im przeciwstawić się uszkodzeniom DNA. Dr Concordet spekulował, że TRD1 może chwytać chromosomy i utrzymywać je w prawidłowym kształcie, nawet gdy ich pasma zaczną się strzępić.

Badanie białek takich jak TRD1 nie tylko odkryje siłę niesporczaków, ale może również prowadzić do nowych pomysłów na leczenie schorzeń, mówi dr Concordet. Uszkodzenia DNA odgrywają rolę na przykład w przypadku wielu rodzajów nowotworów. „Wszystkie sztuczki, które zastosują, mogą nam się przydać” – powiedział dr Concordet.

Doktor Concordet nadal uważa za dziwne, że niesporczaki tak dobrze radzą sobie z promieniowaniem. W końcu nie muszą przetrwać w elektrowniach jądrowych ani jaskiniach wypełnionych uranem.

„To jedna z największych tajemnic: dlaczego te organizmy są w ogóle odporne na promieniowanie?” Powiedział.

Doktor Concordet powiedział, że supermoc tego niesporczaka może być po prostu niezwykłym zbiegiem okoliczności. Odwodnienie może również zniszczyć DNA, więc niesporczaki mogą wykorzystywać swój pancerz i naprawiać białka, aby przeciwdziałać odwodnieniu.

Chociaż paryski park może wydawać się łatwym miejscem do życia, dr Concordet stwierdził, że może wiązać się z wieloma wyzwaniami dla niesporczaków. Nawet zniknięcie rosy każdego ranka może być katastrofą.

„Nie wiemy, jak wygląda życie w mchu” – powiedział.