Новый вид тихоходок демонстрирует способность к исцелению от радиации
Тихоходки, крошечные восьминогие существа, похожие на инопланетных медведей, выносливее любого животного на Земле. Эти малыши могут выдерживать огромное количество радиации, почти в 1000 раз превышающее смертельный уровень для человека, и выживать в суровых условиях, которые не может выдержать ни один другой организм. Недавно обнаруженный вид тихоходок раскрывает новые возможности того, как микроскопическое животное справляется с всеми трудностями, восстанавливая повреждения своей ДНК при воздействии высоких доз гамма-лучей.
Известно около 1500 видов тихоходок, которых иногда ласково называют водяными медведями, но еще многое предстоит узнать о механизме, с помощью которого эти выносливые беспозвоночные защищают себя от радиации.
Новое исследование специально изучает один вид, названный Hypsibius henanensis, чтобы раскрыть подсказки, лежащие в основе молекулярного механизма, который дает тихоходкам их сверхспособности. Результаты могут предоставить информацию о новых способах смягчения воздействия радиации на людей в космосе и облегчить длительные космические полеты.
«Чрезвычайная устойчивость экстремофилов, таких как тихоходки, к воздействию окружающей среды — это сокровищница неизученных молекулярных механизмов устойчивости к стрессу», — сказал в своем заявлении научный сотрудник Китайской академии наук и ведущий автор статьи Лэй Ли. «Функциональные исследования этих механизмов еще больше расширят наше понимание выживания клеток в экстремальных условиях».
Ученые, стоящие за исследованием, опубликованным в журнале Science, секвенировали геном вида тихоходок, который они обнаружили около шести лет назад в китайской провинции Хэнань. При воздействии радиации вид тихоходок активировал сложную систему, которая не только защищает их ДНК от повреждений, но и восстанавливает любые разрывы, которые случаются.
Самым известным защитным механизмом тихоходок является их способность входить в состояние покоя, подобное смерти, в котором они втягивают все восемь своих конечностей и сворачиваются в клубок, истощая при этом почти весь свой внутренний запас воды. Это обезвоженное состояние, среди прочих защитных мер, позволяет им выживать в самых экстремальных условиях в течение десятилетий или, возможно, дольше, выдерживая низкие температуры, сильную радиацию или космический вакуум.
Недавно обнаруженный вид Hypsibius henanensis имеет в общей сложности 14 701 генов, 30% из которых уникальны для тихоходок. В ходе серии экспериментов ученые подвергли водяных медведей воздействию доз радиации в 200 и 2000 грей и в ответ обнаружили, что 2801 ген, участвующий в восстановлении ДНК, делении клеток и иммунных реакциях, стали активными («грей» — стандартная единица измерения доз радиации). Один из этих генов, TRID1, вызывает белок (называемый 53BP1) в местах повреждения, чтобы помочь восстановить двухцепочечные разрывы в ДНК.
Вид тихоходок также использует другие гены, чтобы помочь своей удивительной устойчивости, включая DODA1, который производит антиоксидантные пигменты, обычно встречающиеся в бактериях, растениях и грибах, для очистки реактивных химикатов, вызванных воздействием радиации. Другой ген, BCS1, защищает клетки тихоходок от митохондриального повреждения.
«Тихоходки встречаются практически повсюду на Земле — от глубоководных участков океана до вершин высоких гор», — говорят ученые. «Тихоходки были обнаружены на каждом континенте, включая Антарктиду. Их способность переносить экстремальные стрессы, вероятно, помогла им в экспансивной колонизации различных биомов».
В 2021 году исследователи отправили водяных медведей в космос, подвергая их суровым условиям на борту Международной космической станции, чтобы лучше понять, как они переносят экстремальные условия. «Важно понять, как тихоходки выживают в космосе и в условиях космического полета, поскольку это может помочь нам разработать методы лечения и контрмеры против стрессов и дисфункций, которые испытывают люди во время длительного космического полета. Это необходимо для содействия безопасному и продуктивному присутствию человека в космосе, а также для расширения нашей космической экономики».
Тихоходки давно очаровывают ученых, особенно в контексте космических полетов. Выявление способов, с помощью которых эти крошечные существа выживают в стрессовой среде с микрогравитацией и повышенным уровнем радиации, может помочь исследователям найти способы защиты людей от последствий длительных космических полетов.