Γενικά, Έρευνα, Τεχνολογία

Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς και πού θα μπορούσαν να προέρχονται οι tardigrades

Μια νέα ανάλυση γονιδιώματος των tardigrades άνοιξε τους επιστήμονες νέουςτα μυστικά του πιο διαρκούς ζώου στον κόσμο, αμφισβητώντας παράλληλα τα συμπεράσματα που προέκυψαν σε προηγούμενες μελέτες. Συγκρίνοντας τα γονίδια που λαμβάνονται από δύο είδη tardigrades, οι επιστήμονες καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο τα ζώα αυτά μπορούν να συσχετιστούν με άλλα είδη ζωντανών πλασμάτων και λόγω των οποίων τα γονίδια αυτά τα ψίχουλα είναι σε θέση να επιβιώσουν ως αποτέλεσμα της πλήρους αφυδάτωσης.

Διεθνής ομάδα ερευνητών από τοΤα πανεπιστήμια του Εδιμβούργου (Σκωτία) και Keio (Ιαπωνία) ανέλυσαν τα γονίδια του είδους Ramazzottius varieornatus και Hypsibius dujardini tardigrades και τα συνέκριναν με τα γονίδια άλλων ζώων που είναι περισσότερο παρόμοια με αυτά.

Tardigrades, που ονομάζονται επίσης "νερόμε την πρώτη ματιά, δύσκολα μπορεί κανείς να ονομαστεί το πιο ανθεκτικό πλάσμα στον πλανήτη με το μέγεθος που υπερβαίνει το ένα χιλιοστό του μήκους. Αλλά μην αφήσετε το μικρό τους μέγεθος να σας παραπλανήσει. Πρόσφατα, οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι οι tardigrades είναι ακόμα "ικανοί να χορεύουν στον τάφο σας" όταν μπαίνει η πραγματική αποκάλυψη, η οποία θα καταστρέψει όλη τη ζωή στον πλανήτη. Αλλά δεν είναι αυτοί.

Η επιβίωση αυτή οφείλεται σε πολλάχαρακτηριστικά που κατέχουν οι tardigrades. Είναι σε θέση να επιβιώσουν σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 150 βαθμούς Κελσίου και σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, λιμοκτονούν για μια δεκαετία. Ακόμη και με πλήρη αφυδάτωση (πλήρης απουσία νερού) στο σώμα τους, αν και στεγνώσουν, μπορούν να επιστρέψουν στη ζωή χωρίς προβλήματα μόλις οι περιβαλλοντικές συνθήκες καταστούν καταλληλότερες.

Μια προηγούμενη μελέτη από άλληΜια ομάδα επιστημόνων διαπίστωσε ότι για την ικανότητά της να αντέξει την πλήρη αφυδάτωση, ο Tardigrades οφείλει μια ειδική πρωτεΐνη, το λεγόμενο "bioglass", που διατηρεί την κυτταρική δομή του ζώου άθικτη έως ότου ξαναβρεθεί το εξωτερικό περιβάλλον. Ως μέρος μιας νέας μελέτης, οι επιστήμονες αποφάσισαν να ανακαλύψουν ποιο γονίδιο είναι υπεύθυνο για μια τόσο περίπλοκη διαδικασία. Για να γίνει αυτό, πραγματοποίησαν την αφυδάτωση και ενυδάτωση δύο ειδών tardigrades.

Όπως αναμενόταν, ένα σημαντικό μέροςεκφρασμένα γονίδια εμπλέκονται στην "επισκευή" του DNA, μια διαδικασία που ξεκινά όταν, για παράδειγμα, ένας tardigrades λαμβάνει μια ισχυρή δόση ακτινοβολίας. Άλλα γονίδια, με τη σειρά τους, άρχισαν να προστατεύουν τις αλυσίδες DNA από την οξείδωση. Η σύγκριση του πλήρους γονιδιώματος έδωσε επίσης τη δυνατότητα να απαντηθεί η ερώτηση που δολοφόνησαν βιολόγους εδώ και πολύ καιρό - πού είναι η θέση αυτών των πολύ περίεργων πλάσματα στο γενεαλογικό δέντρο;

Οι Tardigrades ανήκουν στο δικό τουςταξινομική ομάδα Tardigrada. Από τη μία πλευρά, τα τεταμένα σώματα τους κάνουν να μοιάζουν με μικροσκοπικά έντομα, έτσι ώστε ο κλάδος τους να βρίσκεται πιο κοντά στα καβούρια, τις αράχνες και τα σκαθάρια που αποτελούν τον τύπο του αρθρόποδου. Έχουν τέσσερα ζευγάρια παχουλά και κοντα πόδια με ένα διακλαδισμένο νύχι, το οποίο με τη σειρά του μπορεί να δημιουργήσει μια πολύ μακρινή συγγένεια με onychophores, ένα είδος ασπόνδυλων. Σε προηγούμενες μελέτες με γενετική δειγματοληψία, δημιουργήθηκαν σχέσεις μεταξύ των tardigrades και των roundworms ή των νηματωδών.

Μετρώντας τα λεγόμενα γονίδια HOX που εμπλέκονται στοπου καθόριζε την αλληλουχία των τμημάτων του σώματος σε όλα τα ζώα, επιβεβαίωσε μόνο τα συμπεράσματα αυτών των πρώιμων μελετών, δείχνοντας ότι οι tardigrades έχουν πέντε HOX γονίδια, όπως τα ίδια νηματώδη. Αν και αυτά τα στοιχεία δεν μπορούν να θεωρηθούν πειστικά υπέρ μιας άμεσης σύνδεσης μεταξύ των δύο ομάδων, η σύμπτωση είναι πολύ αξιοσημείωτη, ειδικά όταν θεωρείτε ότι τα περισσότερα άλλα ζωικά είδη έχουν 10 τέτοια γονίδια. Πιθανώς, για να μάθετε όλα τα γενετικά χαρακτηριστικά των tardigrades, θα πρέπει να πραγματοποιηθούν περισσότερες από μία τέτοιες μελέτες.

Πριν από δύο χρόνια, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι 17,5τοις εκατό του γένους tardigrades (που είναι περίπου 6.000 γονίδια) ελήφθησαν από αυτούς από άλλα είδη. Τα περισσότερα από αυτά ήταν βακτήρια και άλλοι μικροοργανισμοί. Παρά το γεγονός ότι έχουμε επίσης αρκετά γονίδια που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της λεγόμενης οριζόντιας γονιδιακής μεταφοράς, αυτό είναι μόνο ένα τεράστιο ποσοστό ξένων γονιδίων για το σώμα.

Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, μπορούμε μεβεβαιότητα ότι οι tardigrades έχουν γονιδίωμα "Frankenstein". Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν σημάδια βακτηριακού DNA, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών θα μπορούσαν να είναι λανθασμένα.

"Είμαι πολύ εντυπωσιασμένος με αυτά τα μικροσκοπικά και όμορφαχαριτωμένα ζώα για δύο δεκαετίες. Χαίρομαι που ήμασταν σε θέση να αποκτήσουμε μια πραγματική εικόνα του γονιδιώματός μας και τώρα μπορούμε να ξεκινήσουμε μια εργασία που θα μας επιτρέψει να κατανοήσουμε αυτά τα μυστηριώδη πλάσματα », λέει ο ερευνητής Mark Blaxter από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου.

Ανακαλύπτοντας όλες τις λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο tardigradesπου μπορούν να επισκευάσουν το DNA τους και να προστατεύσουν τα κύτταρα τους από ακραίες θερμοκρασίες και ακτινοβολία, μπορεί να οδηγήσουν στην ανακάλυψη νέων τεχνολογιών αναγεννητικής ιατρικής, λένε οι επιστήμονες.

"Αυτό είναι μόνο η αρχή. Χάρη σε μια πιο ακριβή κατανόηση του DNA τους, μπορούμε τώρα να μάθουμε πώς οι tardigrades αντιστέκονται σε ακραίες συνθήκες και περιβάλλοντα και, ενδεχομένως, χρησιμοποιούν τις ειδικές πρωτεΐνες τους στο βιοτεχνολογικό και ιατρικό πεδίο στο μέλλον », συνοψίζει τον Blackster.