07 февруари 2023
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Бавноходките могат да ни научат как да се справим с трудностите на пътуването в космоса

Тези малки осемкраки същества са вдъхновение

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 14 юли 2022 в 00:01 67420
Бавноходките се срещат на влажни, зелени места, оттук и името ѝ "водна мечка". Кредит: Eye of Science/Science Source

Никое животно на Земята не е по-устойчиво от малката бавноходка. Може да оцелее при -272° по Целзий, да бъде изложена на космическия вакуум и дори да бъде облъчвана с 500 пъти по-голяма доза рентгенови лъчи, която би убила човек.

С други думи, това същество може да издържи на условия, които дори не съществуват на Земята. Тази неземна устойчивост, съчетана с очарователния им външен вид, направи бавноходките любими.

Но освен това, изследователите търсят тези микроскопични животни с размерите на акар, за да научат как да подготвят хората и земеделски култури да се справят с тежките условия на космическото пътуване.

Неразрушимостта на бавноходката произтича от нейните адаптации към околната среда - което може да изглежда изненадващо, тъй като живее на привидно уютни места, като прохладните, влажни туфи мъх, осеящи по градините. 

Но се оказва, че влажният, покрит с мъх дом на бавноходките може да изсъхне многократно всяка година. Изсушаването е доста катастрофално за повечето живи същества. Сушата уврежда клетките по някои от същите начини, както замразяването, вакуумът и радиацията.

От една страна, изсушаването води до високи нива на пероксиди и други реактивни кислородни съединения. Тези токсични молекули нарязват ДНК на клетката на къси фрагменти - точно както прави радиацията.

Изсушаването води и до набръчкване и напукване на клетъчните мембрани. И може да накара деликатните протеини да се разгънат, което ги прави безполезни като смачкани хартиени самолети, но бавноходките са разработили специални стратегии за справяне с тези видове увреждания.

Кръстосани протеини, показани в изсъхващи бавноходкани клетки. Докато бавноходката изсъхва, клетките ѝ създават дълги, кръстосани протеини (показани на снимката), които омекотяват и защитават мембраните на клетките. Кредит: M. Yagi-Utsumi et al/Scientific Reports 2021

Докато бавноходката изсъхва, нейните клетки отделят няколко странни протеина, които не приличат на нищо, което се среща в другите животни. Във вода протеините са меки и безформени. Но когато водата изчезне, протеините се самосглобяват в дълги, кръстосани влакна, които изпълват вътрешността на клетката. Тези влакна поддържат клетъчните мембрани и протеини като ги предпазват от счупване или разгъване.

Освен това най-малко два вида бавноходки произвеждат протеин, който не е открит в никое друго животно на Земята. Този протеин, наречен Dsup, съкратено от „потискащ повредите“ (“damage suppressor”), се свързва с ДНК и може физически да я предпази от реактивни форми на кислород.

Един ден подражанието на бавноходките може да помогне на хората да колонизират космоса. Хранителните култури, дрождите и насекомите могат да бъдат проектирани да произвеждат протеините на бавноходките, което да позволи на тези организми да растат по-ефективно в космическите кораби, където нивата на радиация са повишени в сравнение с тези на Земята.

Учените вече са вкарали гена за протеина Dsup в човешки клетки в лабораторен експеримента. Много от тези модифицирани клетки оцеляват на такива дози рентгенови лъчи или пероксидни химикали, които убиват обикновените клетки. И когато е вмъкнат в тютюневи растения - експериментален модел за хранителни култури - генът за Dsup изглежда предпазва растенията от излагане на увреждащо ДНК химично вещество, наречено етил метансулфонат. Растенията с допълнителен ген растат по-бързо от тези без него. Растенията с Dsup също претърпяват по-малко увреждане на ДНК, когато са изложени на ултравиолетова радиация. Микроскопичните бавноходки могат да издържат на смразяващ студ, изсъхване и екстремни нива на радиация благодарение на уникалните си молекулни адаптации.

Протеините на бавноходките показват ранни признаци, че са защитни и за хората. Когато се модифицират, за да произвеждат тези протеини, човешките клетки стават резистентни към камптотецин, убиващ клетки химиотерапевтичен агент, съобщават изследователи в ACS Synthetic Biology. Протеините на бавноходките протеини направиха това чрез инхибиране на апоптозата, клетъчна програма за самоунищожение, която често се задейства от излагане на вредни химикали или радиация.

Така че, ако хората някога успеят да достигнат звездите, те може да постигнат този подвиг, отчасти, като стъпят на раменете на малките осемкраки специалисти по издръжливост.

Справка:

M.T. Veling et alNatural and designed proteins inspired by extremotolerant organisms can form condensates and attenuate apoptosis in human cellsACS Synthetic Biology. Vol. 11, February 18, 2022, p. 1292. doi: 10.1101/2021.10.01.462432.

M. Yagi-Utsumi et alDesiccation-induced fibrous condensation of CAHS protein from an anhydrobiotic tardigradeScientific Reports. Published online November 4, 2021. doi: 10.1038/s41598-021-00724-6.

J. Kirke, X.-L. Jin and H.-X. Zhang. Expression of a tardigrade Dsup gene enhances genome protection in plantsMolecular Biotechnology. Vol. 62, September 21, 2020, p. 563. doi: 10.1007/s12033-020-00273-9.

T. Hashimoto et alExtremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique proteinNature Communications. Vol. 7, Sept 20, 2016. doi: 10.1038/ncomms12808.

A. Yamaguchi et alTwo Novel Heat-Soluble Protein Families Abundantly Expressed in an Anhydrobiotic TardigradePLOS One. Vol. 7, August 28, 2012. doi: 10.1371/journal.pone.0044209.

Източник: Tardigrades could teach us how to handle the rigors of space travel, Science News


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.