Εκτός από την ανησυχητική χαριτότητά τους, οι αργόσχολοι φημίζονται για το γεγονός ότι είναι σχεδόν άφθαρτοι. Αυτά τα μικροσκοπικά πλάσματα είναι ακραιόφιλα, προσαρμοσμένα για ζωή σε περιβάλλοντα που θα σκότωναν τους περισσότερους άλλους οργανισμούς. Διαφορετικά είδη επιδεικνύουν διαφορετικές αντιστάσεις και ένα από τα πιο ενδιαφέροντα είναι η ικανότητα ορισμένων ειδών να επιβιώνουν σε τεράστιες ποσότητες ιονίζουσας ακτινοβολίας—σε ορισμένες περιπτώσεις, πάνω από 1.000 φορές τη δόση που θα χρειαζόταν για να σκοτώσει έναν άνθρωπο.
Νωρίτερα φέτος, οι επιστήμονες εξέτασαν ένα είδος όψιμου που ονομάζεται Hypsibius exemplaris με την ελπίδα να καταλάβει πώς μπορεί να αντέξει τέτοιες τεράστιες δόσεις ακτινοβολίας. Προς έκπληξή τους, ανακάλυψαν ότι το όψιμο δεν είχε εξελιχθεί με κάποιο τρόπο για να προστατεύσει το DNA του από τη ζημιά που προκλήθηκε από αυτή την ακτινοβολία. Αντίθετα, έδειξαν μια αξιοσημείωτη ικανότητα να επιδιορθώνουν αυτή τη ζημιά γρήγορα και αποτελεσματικά.
[Related: How super resilient tardigrades can fix their radiation-damaged DNA]
Ένα νέο μελέτηπου δημοσιεύτηκε στις 24 Οκτωβρίου στο Science, διερευνά τη ραδιοανοχή ενός άλλου είδους όψιμου, Hypsibius henanensis. (Πρόκειται για ένα νέο είδος, που ανακαλύφθηκε από τους ίδιους τους ερευνητές και ονομάστηκε προς τιμήν της κινεζικής επαρχίας Henan.) Αυτά τα αργά εκτέθηκαν σε μεγάλες δόσεις ακτίνων γάμμα—φωτόνια υψηλής ενέργειας που είναι μια μορφή ιονίζουσας ακτινοβολίας—και οι ερευνητές στη συνέχεια μελέτησαν πώς ανταποκρίθηκαν τα συστήματά τους.
Διαπίστωσαν ότι ενώ Η. henanensis επιδεικνύει την ίδια ικανότητα επιδιόρθωσης του κατεστραμμένου DNA όπως Η. exemplarisέχει και μερικά άλλα κόλπα στο μανίκι του.
Ο κίνδυνος που εγκυμονεί η ιοντίζουσα ακτινοβολία για τα ζωντανά πλάσματα προέρχεται από την ικανότητά της να ιονίζει άτομα: ένα φωτόνιο ακτίνων γάμμα μεταφέρει αρκετή ενέργεια που όταν προσκρούει σε ένα άτομο, μπορεί ουσιαστικά να χαλαρώσει ένα από τα ηλεκτρόνια αυτού του ατόμου. Εάν αυτό το άτομο τυχαίνει να είναι μέρος ενός μορίου DNA, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι ένα σπάσιμο σε έναν ή και στους δύο από τους ευαίσθητους κλώνους που τυλίγονται στη διάσημη διπλή έλικα. Οι θραύσεις και των δύο κλώνων είναι ιδιαίτερα επικίνδυνες, αλλά οποιαδήποτε βλάβη μπορεί να εμποδίσει τη σωστή αναπαραγωγή του μορίου. (Έτσι μπορεί η ιονίζουσα ακτινοβολία να προκαλέσει καρκίνο.)
Οταν Η. henanensis εκτίθεται στην ακτινοβολία, τρεις βασικοί μηχανισμοί ξεπηδούν σε δράση. Το πρώτο είναι η ίδια ικανότητα επισκευής DNA με στροβιλοσυμπιεστή που αποδεικνύεται από Η. exemplaris. Αυτό καθοδηγείται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται TRID1, η οποία φαίνεται να είναι μοναδική για τα αργά. Οι ερευνητές πίσω από τη νέα μελέτη εξέτασαν ακριβώς πώς ανταποκρίνεται το TRID1 στην έκθεση στην ακτινοβολία. Διαπίστωσαν ότι συλλέγεται σε τοποθεσίες όπου το DNA έχει υποστεί θραύσεις διπλής έλικας, ενθαρρύνοντας τη συσσώρευση μιας άλλης πρωτεΐνης που ονομάζεται 53BPI, η οποία φαίνεται να είναι κρίσιμη για την επισκευή σπασίματος διπλού κλώνου.
Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ένα γονίδιο που αναδύεται σε δράση ως απόκριση στην έκθεση στην ακτινοβολία. Αυτό το γονίδιο, το BSC1, ανταποκρίνεται στην ακτινοβολία ρυθμίζοντας προς τα πάνω την παραγωγή δύο πρωτεϊνών που είναι γνωστό ότι είναι σημαντικές για τη μιτοχονδριακή σύνθεση του ATP. Το γεγονός ότι Η. henanensis τα παράγει μαζικά ως απάντηση στην έκθεση στην ακτινοβολία οδήγησε τους ερευνητές να θεωρήσουν ότι μπορεί επίσης να παίξουν ρόλο στην επιδιόρθωση του DNA. Αυτό μπορεί επίσης να εξηγήσει γιατί η έκθεση στον άνθρωπο σε ακτινοβολία μπορεί να οδηγήσει σε δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων. «Η μελέτη μας έδειξε μια απροσδόκητη σχέση μεταξύ των μιτοχονδριακών πρωτεϊνών και της επιδιόρθωσης του πυρηνικού DNA, παρέχοντας μια προαιρετική εξήγηση για τη μιτοχονδριακή απορρύθμιση μετά από έκθεση σε ακτινοβολία».
Η. henanensis Επίσης φαίνεται ότι μπορεί να ελαχιστοποιήσει το μέγεθος της ζημιάς που προκαλείται από την ιονίζουσα ακτινοβολία εξαρχής. Ενώ η άμεση βλάβη στο DNA μπορεί να είναι καταστροφική, η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί επίσης να προκαλέσει ζημιά με άλλους τρόπους. Όπως εξηγεί η εφημερίδα, «[Ionizing radiation] ασκεί τις βιολογικές του επιδράσεις μέσω δύο μηχανισμών: της άμεσης δράσης και της έμμεσης δράσης. Το τελευταίο, με τη μεσολάβηση των αντιδρώντων ειδών οξυγόνου (ROS), αντιπροσωπεύει το 60% έως 70% του [radiation’s] επιπτώσεις του IR.”
Η ζωή έχει το δικό της αμυντικό σύστημα ενάντια στις ελεύθερες ρίζες, με τη μορφή αντιοξειδωτικών. Αυτά τα μόρια αντιδρούν με τις ελεύθερες ρίζες, εξουδετερώνοντάς τες αποτελεσματικά, και υπάρχει γενικά μια ισορροπία και των δύο σε ζωντανούς οργανισμούς. Ωστόσο, όταν υπάρχουν τόσες πολλές ελεύθερες ρίζες στο σύστημα ενός οργανισμού που οι αντιοξειδωτικές του ικανότητες υπερφορτώνονται, ο οργανισμός βιώνει «οξειδωτικό στρες»— μια κατάσταση όπου τα μόρια ROS είναι ελεύθερα να αντιδράσουν με κυτταρικό ιστό, μόρια DNA και οτιδήποτε άλλο είναι αρκετά ατυχές ώστε να είναι στο δρόμο τους.
Η. henanensis αντιμετωπίζει αυτό το πρόβλημα παράγοντας μεγάλες ποσότητες πρωτεϊνών που ονομάζονται βεταλαΐνες ως απόκριση στην έκθεση στην ακτινοβολία. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά αντιοξειδωτικά και λειτουργούν ουσιαστικά για να καθαρίσουν την περίσσεια των ελεύθερων ριζών προτού προκαλέσουν τον όλεθρο στο σύστημα του αργού. Η παρουσία βεταλαϊνών στα όψιμα είναι αξιοσημείωτη γιατί συνήθως βρίσκονται στα φυτά. Η παραγωγή τους ρυθμίζεται από ένα γονίδιο που ονομάζεται DODA1, το οποίο οι ερευνητές εικάζουν ότι έφτασε στα αργά μέσω οριζόντια μεταφορά γονιδίωνπιθανότατα από ένα βακτήριο του γένους Bdellovibrionota. Πέρα από το ότι είναι συναρπαστικό από μόνο του, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα αργόχρωμα επιβιώνουν από την έκθεση στην ακτινοβολία θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους ανθρώπους να κάνουν το ίδιο. Νωρίτερα φέτος, εμπνευσμένη από την έρευνα για Η. exemplarisοι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η εισαγωγή του TRID1 στα ανθρώπινα κύτταρα φαινόταν να ενισχύει την ικανότητα αυτών των κυττάρων να αντιστέκονται στη βλάβη του DNA. Δεδομένου ότι υπάρχουν ακόμη πολλά που δεν καταλαβαίνουμε σχετικά με την ανθεκτικότητα των αργόσχολων, αυτά τα ταπεινά μικρά ζώα μπορεί να έχουν ακόμη πολλά περισσότερα μυστικά να αποκαλύψουν. Ως ομάδα πίσω από αυτό το νέο χαρτί είπε σε δήλωση«Εξτρεμόφιλοι όπως τα αργά [are] ένας θησαυρός ανεξερεύνητων μοριακών μηχανισμών αντοχής στο στρες. Η λειτουργική έρευνα σε αυτούς τους μηχανισμούς ραδιοανοχής… θα διευρύνει περαιτέρω την κατανόησή μας για την κυτταρική επιβίωση υπό ακραίες συνθήκες και μπορεί να αποτελέσει έμπνευση για την προαγωγή της ανθρώπινης υγείας και την καταπολέμηση των ασθενειών».
VIA: popsci.com
