Τα tardigrades ή αλλιώς οι ”Αρκούδες του νερού” περιεγράφηκαν για πρώτη φορά από τον Γερμανό φυσιοδίφη Johann August Ephraim Goeze, το 1773 ο οποίος τα ονόμασε ”μικρές αρκούδες” λόγω του τρόπου που περπατούσαν. Το όνομα tardigrades το οποίο μεταφράζεται ως «αργό βήμα» τους δόθηκε λίγα χρόνια αργότερα από τον Ιταλό ιερέα-βιολόγο Lazzaro Spallanzani στο βιβλίο του Opuscoli di Fisica animale e vegetabile.
Δείτε αυτή τη δημοσίευση στο Instagram.
Οι ”Αρκούδες του νερού” με τα 8 πόδια παρά το μικρό τους μέγεθος είναι πολύπλοκα ζώα καθώς είναι κατασκευασμένα από 1.000 κύτταρα, αλλά είναι εξίσου περίπλοκα με μια κατσαρίδα ή μια μύγα φρούτων. Έχουν πολύ μεταβλητές αναπαραγωγικές στρατηγικές, συνηθώς υπάρχουν και τα δύο φύλλα, άλλα είναι ερμαφρόδιτα ενώ άλλα αναπαράγονται με παρθενογένεση ή «παρθένα γέννηση».
Τα μεγαλύτερα μπορεί να φτάσουν σε μέγεθος και το 1,5 χιλιοστό, ενώ τα μικρότερα έχουν μέγεθος κάτω από 0,1 mm. Το μήκος των προνυμφών, μόλις βγουν από τα αβγά, μπορεί να είναι μικρότερο από 0,05 mm.Έχουν καταγραφεί περισσότερα από 1.000 είδη.
Δείτε αυτή τη δημοσίευση στο Instagram.
Ζουν σε όλο τον κόσμο, από τις κορυφές των Ιμαλαϊων ως τα βάθη της θάλασσας και από τις πολικές περιοχές έως τον Ισημερινό. Το πιο κοινό μέρος όπου κανείς να βρει tardigrades είναι πάνω στα βρύα και τις λειχήνες. Επίσης, συνήθως ζουν σε αμμόλοφους, παραλίες, χώμα, καθώς και ιζήματα της θάλασσας ή των ποταμών. Ένας εύκολος τρόπος να τα εντοπίσει κάποιος, είναι να βυθίσει ένα βρύο σε νερό.
Δείτε αυτή τη δημοσίευση στο Instagram.
Ως προς την εμφάνισή τους έχουν σώμα που αποτελείται από τέσσερα μεταμερίδια και δεν έχουν κεφάλι, έχουν τέσσερα ζευγάρια πόδια χωρίς αρθρώσεις που καταλήγουν σε δαγκάνες ή δάχτυλα. Ο εξωσκελετός τους περιέχει χιτίνη και κατά διαστήματα απορρίπτεται. Έχουν νευρική άλυσο με ένα γάγγλιο ανά μεταμερίδιο, λοβωτό εγκέφαλο και ανοικτό κυκλοφορικό σύστημα. Ο φάρυγγας χρησιμοποιεί αναρρόφηση για να προωθεί τις τροφές και διαθέτει βελονοειδείς αποφύσεις για τη λύση των κυττάρων των τροφών. Τα περισσότερα είδη είναι φυτοφάγα ή βακτηριοφάγα, μερικά όμως είναι κυνηγοί.
Ωστόσο, καμία από αυτές τις λεπτομέρειες δεν είναι τόσο διάσημη όσο η εξαιρετική ανθεκτικότητα που έχουν. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, θα συνεχίσουν να ζουν ακόμα και μετά από την εξαφάνιση του ανθρώπινου είδους. Πρόκειται για την πιο ανθεκτική μορφή ζωής στη γη, καθώς είναι ικανά να επιβιώνουν μέχρι και 30 χρόνια χωρίς φαγητό ή νερό και να αντέχουν σε θερμοκρασίες μέχρι και 150 βαθμών Κελσίου, καθώς και σε περιβάλλοντα όπως τα βάθη των ωκεανών και το κενό του Διαστήματος. Το πλάσμα αυτό ζει στο νερό και η διάρκεια ζωής του φτάνει μέχρι και τα 60 χρόνια.
Δείτε αυτή τη δημοσίευση στο Instagram.
Η βασική ιστορία της επιβίωσης των tardigrades ήταν ξεκάθαρη από τότε που τα μελέτησε ο Spallanzani. Τα συνάντησε όταν πήρε ιζήματα από υδρορροή και πρόσθεσε νερό σε αυτό. Αυτό που στο παρελθόν έμοιαζε με ένα μάτσο άψυχων κόκκων έγινε έντονα κολυμπώντας tardigrades.
Όταν τα tardigrades του Spallanzani στέγνωσαν, συρρικνώθηκαν, συρρικνώθηκαν περίπου στο ένα τρίτο του φυσιολογικού τους μεγέθους. Σταμάτησαν να κινούνται, σταμάτησαν την αναπνοή, σταμάτησαν να κάνουν σχεδόν τα πάντα. Έγιναν μικροσκοπικά ακίνητα κομμάτια. Τα Tardigrades μπορούν να μείνουν σε αδρανοποίηση για χρόνια και να αναβιώσουν όταν συναντήσουν ξανά νερό. Ένα tardigrade όταν βρίσκεται σε αυτή την κατάσταση που ονομάζεται ”tun” δεν κάνει κανένα από τα πράγματα που συνδέουμε με το να είσαι ζωντανός, αλλά δεν είσαι ούτε νεκρός.
«Κάτι που έχει παρερμηνευθεί είναι η ιδέα ότι τα tardigrades μπορούν να ζήσουν για εκατοντάδες χρόνια», λέει ο James Fleming του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας του Πανεπιστημίου του Όσλο στη Νορβηγία. Στην πραγματικότητα, τα tardigrades έχουν μόνο λίγες εβδομάδες ενεργού ζωής. Το μεσοδιάστημα μεταξύ του πότε γεννιέται ένα tardigrade και του πότε θα πεθάνει μπορεί να είναι πολύ μεγάλο, αλλά μόνο αν ξοδεύει το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου σε αυτήν την «υπερ-αδρανοποίηση» για να ξεφύγει από μια περιβαλλοντική απειλή.
Η είσοδος στην κατάσταση αδράνειας προσφέρει σαφώς έναν τρόπο για να επιβιώσουν τα tardigrades. Εάν οι συνθήκες γίνουν πάρα πολύ ξηρές, πολύ κρύες ή πολύ ραδιενεργές, μπορούν να συρρικνωθούν και να περιμένουν. Αλλά τα περισσότερα ζώα δεν μπορούν να κάνουν κάτι τέτοιο. Ακόμα κι αν εμείς οι άνθρωποι μπορούσαμε να επιβιώσουμε χάνοντας το μεγαλύτερο μέρος του νερού από τα σώματά μας κάτι που είναι αδύνατο, το DNA και άλλα βασικά μόρια στα κύτταρα μας θα καταστρέφονταν, οπότε όταν ενυδατωνόμασταν και πάλι δεν θα λειτουργούσε τίποτα στο σώμα μας.
Κάτι πρέπει να συμβαίνει μέσα στα σώματα των tardigrades για να τα διατηρήσει στην κατάσταση tun.
Στα τέλη του 20ού αιώνα, ο Αμερικανός βιολόγος John Crowe και ο Δανός ερευνητής Hans Ramløv δύο φιλοξένησαν ένα βασικό μόριο, μια ζάχαρη που ονομάζεται τρεαλόζη. Στα tardigrades και σε άλλα ζώα που μπορούν να επιβιώσουν αποξηραμένα όπως τα νηματώδη σκουλήκια, η τρεαλόζη συσσωρεύεται συχνά καθώς το νερό φεύγει από το σώμα τους και καταστρέφεται όταν επανυδατώνεται.
«Η τρεαλόζη είναι ένα σημαντικό μόριο», λέει ο Rebecchi. Συγκεκριμένα φαίνεται καλό να διατηρεί τις εξωτερικές μεμβράνες των κυττάρων, οι οποίες διαφορετικά θα μπορούσαν να σπάσουν καθώς στεγνώνουν, ή εάν το ζώο γίνει τόσο κρύο που σχηματίζονται κρύσταλλοι πάγου μέσα σε αυτό.
«Σε υψηλά επίπεδα, η τρεαλόζη σχηματίζει αυτά τα εξαιρετικά ιξώδη περιβάλλοντα που επιβραδύνουν τα πάντα», λέει ο Boothby.
Ο Boothby προσθέτει ότι τα tardigrades χρησιμοποιούν και άλλους «μηχανισμούς ανοχής στο στρες». Το 2017 η ομάδα του έδειξε ότι παράγουν ασυνήθιστες πρωτεΐνες , οι οποίες διατηρούν τα πτερύγια των κυττάρων τους. «Ξεκινούν να γεμίζουν τα κελιά του tardigrade», λέει ο Boothby. “Μπορείτε να το σκεφτείτε σαν να μετατρέπετε το εσωτερικό ενός κελιού από νερό σε μέλι, τελικά τα κύτταρα αρχίζουν να μοιάζουν με γυαλί’‘.
Αυτή η ικανότητα εξαρτάται από την τρισδιάστατη δομή των πρωτεϊνών. Όλες οι πρωτεΐνες είναι μακρά μόρια τα οποία στρίβονται σε σχήματα pretzel. Οι περισσότερες πρωτεΐνες έχουν μια χούφτα προτιμώμενων σχημάτων στα οποία οι αλυσίδες τους επιθυμούν να αναδιπλωθούν, αλλά οι πρωτεΐνες tardigrade δεν έχουν προτιμώμενα σχήματα και αντί αυτού απλώς περιστρέφονται φαινομενικά τυχαία. Μόνο αυτές οι «ενδογενώς διαταραγμένες πρωτεΐνες» μπορούν να σχηματίσουν την ουσία που μοιάζει με γυαλί.
«Επιβραδύνει όλες αυτές τις βιολογικές διεργασίες που συμβαίνουν μέσα στο κελί», συνεχίζει ο Boothby. Αυτό περιλαμβάνει επιβράδυνση της ζημιάς. Για παράδειγμα, οι περισσότερες πρωτεΐνες πρέπει να είναι το σωστό σχήμα για να λειτουργήσουν. Το να περιβάλλεται από νερό τους βοηθά να το κάνουν αυτό.
«Εάν το νερό αφαιρεθεί από το σύστημα, οι περισσότερες πρωτεΐνες ξεδιπλώνονται και σπάνε», λέει. «Δημιουργώντας αυτό το υπερ-ιξώδες περιβάλλον μέσα στα κύτταρα, αυτές οι ταρταρισμένες διαταραχές πρωτεΐνες στην πραγματικότητα επιβραδύνουν τις διαδικασίες όπως οι καλά διπλωμένες πρωτεΐνες που ξεδιπλώνονται και σπάνε».
Δείτε αυτή τη δημοσίευση στο Instagram.
Πως μπορούν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη εμβολίων Covid – 19
Οι ενδογενώς διαταραγμένες πρωτεΐνες από ταρδίδιαβα είναι τόσο καλοί στην προστασία του βιολογικού υλικού και τις βρίσκουμε χρήσιμες για την αποθήκευση φαρμάκων όπως εμβόλια. Ένα εμπόδιο στον αγώνα κατά του Covid-19 είναι ότι πολλά από τα εμβόλια πρέπει να διατηρηθούν κρύα. Αλλά θα πρέπει να είναι δυνατή η διατήρησή τους σε θερμοκρασία δωματίου, χρησιμοποιώντας ενδογενώς διαταραγμένες πρωτεΐνες. «Εργαζόμαστε ενεργά σε αυτό», λέει ο Boothby. Εξηγεί ότι οι πρωτεΐνες έχουν εξελιχθεί για την προστασία των καρδιακών κυττάρων και όχι των εμβολίων, οπότε η ομάδα του κάνει μικρές τροποποιήσεις για να τις βελτιστοποιήσει για αυτόν τον νέο σκοπό. «Έχουμε διπλώματα ευρεσιτεχνίας για αυτά τα πράγματα και έχουμε κάποιες συνεργασίες», λέει. “Αν όλα πάνε καλά, ελπίζουμε ότι θα δούμε αυτήν την τεχνολογία σύντομα”.
Υπάρχει επίσης μια πρωτεΐνη που ονομάζεται καταστολέας βλάβης (Dsup), η οποία αναγνωρίστηκε το 2016 από τον Takekazu Kunieda του Πανεπιστημίου του Τόκιο και τους συναδέλφους του. Το Dsup συνδέεται με το DNA στο κύτταρο, προστατεύοντάς το από βλαβερές χημικές ουσίες .
«Δεν γνωρίζουμε πώς λειτουργεί η προστασία, αλλά η προστασία λειτουργεί ούτως ή άλλως», λέει ο Simon Galas του Πανεπιστημίου του Μονπελιέ στη Γαλλία.
Δείτε αυτή τη δημοσίευση στο Instagram.
Πέρυσι, η ομάδα του Galas δημοσίευσε μια μελέτη tardigrades στην κατάσταση tun, η οποία αποκάλυψε ότι δομές που μοιάζουν με τα προμαχώνα ενός κάστρου σχηματίζονται έξω από τα κελιά τους . “Αυτό το είδος μπορεί να συνθέσει μια συγκεκριμένη δομή που περιβάλλει κάθε κελί του tardigrade, που μπορεί να προστατεύσει την tardigrade για την αποξήρανση, αλλά μόνο την αποξήρανση”, λέει ο Galas.
Υπάρχουν ακόμη πολλά να έρθουν, προβλέπει ο Boothby. «Υπάρχουν σχεδόν σίγουρα πολλοί άλλοι μηχανισμοί και κόλπα που αυτοί οι οργανισμοί χρησιμοποιούν για να προστατευθούν», λέει. Οι ενδογενώς διαταραγμένες πρωτεΐνες φαίνεται να είναι καλές στην προστασία άλλων πρωτεϊνών, και το Dsup προστατεύει το DNA, αλλά υπάρχουν πολλές άλλες ουσίες και δομές εντός των ταρβαδικών σωμάτων που πρέπει να διατηρηθούν.
Πράγματι, μερικές από τις ικανότητες των tardigrades παραμένουν σχεδόν εντελώς μυστηριώδεις. Για παράδειγμα, το 2020 οι ερευνητές βρήκαν ένα νέο είδος που μπορεί να αντισταθεί σε έντονες δόσεις υπεριώδους ακτινοβολίας. Φαίνεται ότι το κάνει αυτό με φθορισμό , αλλά δεν είναι σαφές ποια είναι η ουσία φθορισμού ή πώς λειτουργεί. Εάν μπορεί να προσδιοριστεί, η ομάδα προτείνει ότι θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση ενός νέου είδους αντηλιακού.
Μελέτες όπως αυτές δείχνουν το δρόμο για μια εξήγηση για το πώς τα tardigrades είναι τόσο ανθεκτικά, αλλά δεν μας λένε γιατί. Εάν είναι δυνατή αυτή η ανθεκτικότητα, γιατί τα έχουν μόνο αυτά τα περίεργα μικρά ζώα; Η απάντηση μπορεί να βρίσκεται στην εξελικτική ιστορία των tardigrades.Οι ερευνητές πιστεύουν ότι έχουν τα βασικά της ιστορίας. Όπως και οι άλλες μεγάλες ομάδες ζώων, τα tardigrades προήλθαν από τη θάλασσα. Εκατομμύρια χρόνια αργότερα, μαζί με άλλες ομάδες, όπως τα έντομα.
Άλλα χερσαία ζώα, όπως τα ερπετά, εξελίχθηκαν σε αδιάβροχο δέρμα, έτσι ώστε να μην χάνουν εύκολα το νερό του σώματός τους, αλλά τα tardigrades δεν το έκαναν. «Δεν έχουν δέρμα που τους επιτρέπει να κρατήσουν το νερό τους όταν πηγαίνουν στην ξηρά», λέει ο Møbjerg.
Η στρατηγική τους απέναντι σε οποιαδήποτε συνθήκη απειλούσε την ζωή τους ήταν να εισέλθουν σε αδρανή κατάσταση με τα κύτταρα και τα όργανα τους να συσκευάζονται από προστατευτικές χημικές ουσίες. Αυτό κατά λάθος τους έκανε επίσης ανθεκτικούς σε άλλες αντόξοες συνθήκες όπως το στρες, το κρύο και η ακτινοβολία, γιατί η προσωρινή διακοπή όλων των βιολογικών διεργασιών λειτουργεί εξίσου καλά και για αυτές τις καταστάσεις.
Εάν ισχύει κάτι τέτοιο τότε, το σχεδόν αήττητο tardigrades είναι ένα είδος ατυχήματος. Ένα ατύχημα που λειτούργησε τόσο καλά ώστε να μπορούν ακόμη και να διατηρηθούν στο διάστημα.
Με πληροφορίες από el.wikipedia.org, theguardian.com
