Εγγραφείτε στο επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα σχετικά με συναρπαστικές ανακαλύψεις, επιστημονικές προόδους και πολλά άλλα.
Τα Tardigrades, γνωστά και ως αρκούδες του νερού, συχνά επιβιώνουν σε μερικούς από τους πιο δύσκολους βιότοπους στη Γη. Τα μικροσκοπικά ζώα είναι τόσο ασυνήθιστα που έχουν ταξιδέψει ακόμη και στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για ερευνητικούς σκοπούς.
Όταν η ώθηση έρχεται για να σπρώξει, τα εκπληκτικά ανθεκτικά πλάσματα είναι ικανά να εισέλθουν σε ένα είδος αιωρούμενης κατάστασης, γνωστής ως «κατάσταση tun», για δεκαετίες. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, οι ερευνητές λένε τώρα ότι έχουν ξεκλειδώσει τον μυστηριώδη μηχανισμό που ενεργοποιεί τον τρόπο επιβίωσης των ζώων – και το έργο θα μπορούσε να έχει συνέπειες για τους ανθρώπους.
Κάτω από στρες, ακραίο κρύο ή άλλες σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, τα σώματα των όψιμων παράγουν ασταθείς ελεύθερες ρίζες οξυγόνου και ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο, ένα αντιδραστικό είδος οξυγόνου που, όταν συσσωρευτεί σε περίσσεια, μπορεί να προκαλέσει τον όλεθρο στις πρωτεΐνες και το DNA του σώματος. (Ναι, αυτό το οξειδωτικό στρες είναι το ίδιο φυσιολογικό γεγονός που βιώνουν οι άνθρωποι όταν είναι αγχωμένοι και γιατί οι ειδικοί υγείας συνιστούν την κατανάλωση πολλών βατόμουρων και άλλων τροφών πλούσιων σε αντιοξειδωτικά κατά τη διάρκεια μιας πολυάσχολης εβδομάδας εργασίας.)
Ο μηχανισμός επιβίωσης ξεκινά όταν οι κυστεΐνες, ένα από τα αμινοξέα που σχηματίζουν πρωτεΐνες στο σώμα, έρχονται σε επαφή με αυτές τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου και οξειδώνονται, διαπίστωσαν οι ερευνητές. Αυτή η διαδικασία είναι το σήμα που λέει στον καθυστερημένο ότι είναι ώρα να μπει σε λειτουργία προστασίας. Οι ελεύθερες ρίζες γίνονται, ας πούμε, ένα σφυρί με το οποίο σπάει το τζάμι του συναγερμού πυρκαγιάς.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στις 17 Ιανουαρίου στο περιοδικό PLOS One.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε τελικά να βοηθήσει στην ανάπτυξη υλικών που μπορούν να ανταποκριθούν σε σκληρές συνθήκες όπως αυτές στο διάστημα, ή θεραπείες που θα μπορούσαν να αφοπλίσουν τα καρκινικά κύτταρα, δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Amanda L. Smythers, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Ινστιτούτο Καρκίνου Dana-Farber και στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ. Βοστώνη.
“Μια στιγμή εύρηκα”
Σε ενδιαιτήματα τόσο διαφορετικούς και αδυσώπητους όπως η Ανταρκτική, οι κορυφές των βουνών και οι πηγές βαθέων υδάτων, τα αργά που εκτίθενται σε ακραίες θερμοκρασίες ή στην αποξήρανση ανασύρουν τους οκτώ βραχίονες τους, μειώνοντας την ποσότητα νερού που αποθηκεύουν.
Οι αρκούδες του νερού συρρικνώνονται στο ένα τέταρτο του κανονικού τους μεγέθους. Τα συνήθως γραμμικά και κάπως χοντρά ασπόνδυλα, όταν βρίσκονται στην κατάσταση Tun, μεταμορφώνονται σε προστατευτικές, αποξηραμένες σφαίρες που βρίσκονται σε περιβάλλοντα που θα σκότωναν τις περισσότερες άλλες μορφές ζωής.
Οι Smythers και ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill και στο Πανεπιστήμιο Marshall στο Huntington της Δυτικής Βιρτζίνια, άρχισαν για πρώτη φορά να μελετούν αυτό το φαινόμενο χάρη σε έναν αυξανόμενο όγκο δημοσιεύσεων που υποδηλώνουν ότι οι κυστεΐνες εμπλέκονται στην ενεργοποίηση της διαδικασίας συντονισμού, είπε.
«Όταν κοιτάξαμε τη λίστα με όλες αυτές τις τρελές περιστάσεις στις οποίες μπορούν να επιβιώσουν τα αργά – διάστημα, κενό, υψηλή συγκέντρωση αλατιού, όπως όταν ένας ωκεανός αρχίζει να εξατμίζεται – το μόνο πράγμα που πραγματικά έδεσε όλα αυτά τα πράγματα μαζί ήταν το αντιδραστικό οξυγόνο είδος. είπε ο Σμάιθερς. «Ήταν πραγματικά μια στιγμή αχά».
Την τελευταία δεκαετία, οι ερευνητές άρχισαν να καταλαβαίνουν ότι τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου, οι ελεύθερες ρίζες που κάποτε θεωρούνταν εντελώς «προβληματικές», είπε ο Smythers, «θα μπορούσαν να είναι πολύ σημαντικά για τη λειτουργία και την ικανότητα του σώματός μας να προσαρμοστεί σε διαφορετικά στρες».
Προηγούμενες μελέτες υποδεικνύουν ότι οι όψιμες ρίζες δεν προστατεύονται από τις ελεύθερες ρίζες, παρά οι ελεύθερες ρίζες που ξεκινούν τη διαδικασία προστασίας από τους στρεσογόνους παράγοντες. Αντίθετα, η Smythers και οι συνεργάτες της ανακάλυψαν ότι η παραγωγή ελεύθερων ριζών από το σώμα είναι μέρος της διαδικασίας που βοηθά τον όψιμο να προστατευθεί κουλουριασμένος σε μια μπάλα με σκληρό κέλυφος που μπορεί να αντέξει την υπερβολική ζέστη, το κρύο ή άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες.
«Καταλήξαμε στην ιδέα ότι ίσως είναι αυτά τα είδη που στην πραγματικότητα δίνουν σήμα στους αργοποριακούς να εισέλθουν στην κατάσταση ολοκλήρωσης», είπε.
Πρώτον, ένα πείραμα εκτός βιβλίου
Πριν δημιουργήσει τη μακρύτερη διαδικασία που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη, η Smythers ζήτησε από μια μαθήτρια να βοηθήσει με ένα σύντομο πείραμα και να δοκιμάσει την πρώιμη υπόθεσή της σχετικά με τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου και τον ρόλο τους στο σχηματισμό του Tun.
Ο Smythers ζήτησε από τον μαθητή να πάει σε ένα φαρμακείο και να πάρει λίγο υπεροξείδιο – μια κοινή ελεύθερη ρίζα. Ενώ ο Smythers παρακολουθούσε το πείραμα στο FaceTime, ο μαθητής έριξε λίγο υπεροξείδιο σε μια αρκούδα νερού για να δει τι θα συμβεί.
«Ξαφνικά άρχισε να στριμώχνεται. Τα πόδια του άρχισαν να μπαίνουν στο σώμα του. Άρχισε να συρρικνώνεται. Έγινε το βασικό πράγμα που μπορούμε να περιμένουμε», είπε ο Smythers.
Πώς το μυστικό των καθυστερημένων θα μπορούσε να βοηθήσει τους ανθρώπους
Η έρευνα δεν διεξήχθη απλώς για να ανακαλύψει πώς τα πάνε τα ζώα στα σκληρά περιβάλλοντα στα οποία συχνά ζουν. Ο Smythers είπε ότι τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να αναπτύξουν υλικά που μπορούν να ανταποκριθούν σε σκληρές συνθήκες – όπως ο σχεδιασμός εξοπλισμού πυρόσβεσης που θα μπορούσε να παρέχει προστασία όταν οι συνθήκες γίνονται πολύ ακραίες – ή την ανάπτυξη καλύτερων φαρμάκων χημειοθεραπείας για την καταστροφή κακοήθων όγκων. δύσκολος.
Η ανακάλυψη είναι για τον Dr. William R. Miller, ερευνητής βοηθός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Baker στο Baldwin City του Κάνσας. Ο Μίλερ, ο οποίος έχει μελετήσει και έχει γράψει για τα αργά, δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα.
«Θα ήταν υπέροχο να βρούμε άλλους τρόπους για να χρησιμοποιήσουμε αυτούς τους μηχανισμούς για την καταπολέμηση του καρκίνου», είπε ο Μίλερ.
Ο Μίλερ είπε ότι εντυπωσιάστηκε από την ικανότητα του Smythers να φαντάζεται πώς η καθυστερημένη έρευνα θα μπορούσε να μεταφραστεί στην έρευνα για τον καρκίνο και σε άλλους τομείς. Είπε ότι χρειάζεται διαφορετικό “επίπεδο μυαλού και σκέψης για να βρεις τη μετάφραση μιας τεχνικής ή ενός συνδυασμού πραγμάτων σε κάτι πολύ μακρινό. Χρειαζόμαστε περισσότερα από αυτά.”
Jenna Schnür είναι ανεξάρτητος συγγραφέας, συντάκτης και παραγωγός ήχου από το Anchorage της Αλάσκας που εστιάζει (κυρίως) στην επιστήμη, την τέχνη και τα ταξίδια.
Για περισσότερες ειδήσεις και ενημερωτικά δελτία του CNN, δημιουργήστε έναν λογαριασμό στο CNN.com