Forscher glauben, dass sie den Schlüssel dafür haben, warum Bärtierchen fast alles überleben können
Blickwinkel/Alamy Fotoalbum
Das mikroskopisch kleine Bärtierchen oder Wasserbär ist in seinem aktiven Zustand dargestellt.
Melden Sie sich für den Wissenschaftsnewsletter „Wonder Theory“ von CNN an. Entdecken Sie das Universum mit Neuigkeiten über faszinierende Entdeckungen, wissenschaftliche Fortschritte und mehr.
CNN
—
Bärtierchen, auch Wasserbären genannt, leben typischerweise in einigen der schwierigsten Umgebungen der Erde. Diese mikroskopisch kleinen Tiere sind so ungewöhnlich, dass sie die ganze Welt bereist haben Internationale Raumstation Suchen.
Wenn es hart auf hart kommt, können die überraschend mächtigen Kreaturen in eine Art schwebende Animation übergehen, die als „Tun-Zustand“ bezeichnet wird. Für Jahrzehnte. Jetzt sagen Forscher, sie hätten den mysteriösen Mechanismus entdeckt, der den Überlebensmodus bei Tieren aktiviert – und die Arbeit könnte Auswirkungen auf den Menschen haben – Laut einer neuen Studie.
Unter Stress, extremer Kälte oder anderen extremen Umweltbedingungen produziert der Körper von Bärtierchen instabile freie Sauerstoffradikale und ein ungepaartes Elektron, auch als reaktive Sauerstoffspezies bekannt, die bei übermäßiger Anreicherung die Proteine und die DNA des Körpers schädigen können. (Ja, dieser oxidative Stress ist das gleiche physiologische Ereignis, das Menschen erleben Bei Stress Warum empfehlen Gesundheitsexperten den Verzehr großer Mengen… Blaubeeren und andere antioxidative Lebensmittel Wenn Sie eine harte Woche bei der Arbeit haben.)
Die Forscher fanden heraus, dass der Überlebensmechanismus beginnt, wenn Cystein, eine der Aminosäuren, aus denen Proteine im Körper bestehen, mit diesen freien Sauerstoffradikalen in Kontakt kommt und oxidiert wird. Dieser Vorgang ist das Signal, das das Bärtierchen darüber informiert, dass es Zeit ist, in den Schutzmodus zu wechseln. Die freien Radikale werden sozusagen zum Hammer, mit dem das Glas eines Feuermelders zertrümmert wird.
Die Ergebnisse wurden am 17. Januar in der Zeitschrift veröffentlicht Ein Plus.
Diese Entdeckung könnte letztendlich bei der Entwicklung von Materialien helfen, die dies können Reaktion auf extreme Bedingungen wie den Weltraum Smithers, der Hauptautor der Studie und Postdoktorand am Dana-Farber Cancer Institute und der Harvard Medical School in Boston, oder Behandlungen, die Krebszellen entwaffnen könnten.
RoyaltyStockPhoto/Science-Fotobibliothek RF/Getty Images
Die Abbildung zeigt ein Bärtierchen in seinem inaktiven Zustand, wenn es in seinen „eingestellten“ Schutzmodus gegen Stressfaktoren übergeht.
In Unbarmherzige Lebensräume Bärtierchen sind so vielfältig wie die Antarktis, Berggipfel und Tiefseeschlote Extreme Temperatur Oder die Dürre zieht ihre acht Arme zurück und verringert die Menge an Wasser, die sie speichern.
Bärtierchen schrumpfen auf ein Viertel ihrer normalen Größe. Die linearen und etwas stämmigen Wirbellosen verwandeln sich im Toon-Zustand in schützende, trockene Kugeln, wo sie in Umgebungen lauern, die die meisten anderen Lebensformen töten würden.
Smithers und Forscher an der University of North Carolina in Chapel Hill und der Marshall University in Huntington, West Virginia, sagten, sie hätten erstmals mit der Untersuchung dieses Phänomens begonnen, dank einer wachsenden Zahl von Veröffentlichungen, die darauf hindeuten, dass Cystein an der Auslösung des Anfallsprozesses beteiligt sei.
„Als wir uns die Liste all dieser verrückten Bedingungen ansahen, unter denen Bärtierchen überleben können – Weltraum, Vakuum, hohe Salzkonzentration, wie wenn der Ozean zu verdunsten beginnt –, war das Einzige, was all diese Dinge wirklich verband, reaktive Sauerstoffspezies. “, sagte er. Smithers. „Es war tatsächlich ein Heureka-Moment.“
Im letzten Jahrzehnt haben Forscher begonnen zu erkennen, dass reaktive Sauerstoffspezies, freie Radikale, die einst als ziemliches „Problem“ galten, so Smithers, „wirklich wichtig für die Funktion unseres Körpers und die Fähigkeit sein könnten, sich an verschiedene Belastungen anzupassen.“
Frühere Studien besagten, dass Bärtierchen sich nicht vor freien Radikalen schützen, sondern dass freie Radikale nicht dazu beitragen, den Anpassungsprozess zum Schutz vor Stressfaktoren einzuleiten. Smithers und ihre Kollegen fanden heraus, dass die körpereigene Produktion freier Radikale vielmehr Teil des Prozesses ist, der dem Bärtierchen hilft, sich selbst zu schützen, indem es sich zu einer harten Kugel zusammenrollt, die extremer Hitze, Kälte oder anderen Umweltfaktoren standhält.
„Wir kamen auf die Idee, dass diese Arten den Bärtierchen möglicherweise signalisieren, in ihren Kontrollzustand überzugehen“, sagte sie.
Bevor Smithers den in der Studie verwendeten längeren Prozess einrichtete, lud sie eine Studentin ein, ihr bei der Durchführung eines kurzen Experiments zu helfen und ihre frühe Hypothese über reaktive Sauerstoffspezies und ihre Rolle bei der Auslösung der Tun-Bildung zu testen.
Amanda Smithers
Mikroskopisch kleine Wirbellose leben in so unterschiedlichen Umgebungen wie der Antarktis, Tiefseequellen, Berggipfeln und tropischen Regenwäldern. Dargestellt sind zwei aktive Wasserbären.
Smithers bat den Studenten, in eine Apotheke zu gehen und sich etwas Peroxid, ein weit verbreitetes freies Radikal, zu besorgen. Während Smithers das Experiment über FaceTime verfolgte, tropfte der Student etwas Peroxid auf einen Wasserbären, um zu sehen, was passieren würde.
„Plötzlich fing er an, nach innen zu drücken. Seine Beine begannen, in seinen Körper einzudringen.
Es wird nicht nur geforscht, um herauszufinden, wie Tiere in den rauen Umgebungen, in denen sie oft leben, überleben. Smithers sagte, die Ergebnisse könnten Forschern dabei helfen, Materialien zu entwickeln, die auf extreme Bedingungen reagieren können – beispielsweise technische Feuerwehrausrüstung, die eine Schutzbarriere schaffen kann. Wenn die Bedingungen zu hart werden – oder die Entwicklung besserer Chemotherapie-Behandlungen zur Zerstörung bösartiger Tumore durch die Außerkraftsetzung von Schutzmaßnahmen, die das Abtöten von Krebszellen sehr erschweren.
Diese Entdeckung begeistert Dr. William R. Miller, einen wissenschaftlichen Assistenzprofessor an der Baker University in Baldwin City, Kansas. Miller, der sich mit Bärtierchen beschäftigt und darüber geschrieben hat, war an dieser Forschung nicht beteiligt.
„Es wäre großartig, andere Wege zu finden, wie diese Mechanismen zur Krebsbekämpfung genutzt werden könnten“, sagte Miller.
Miller sagte, er sei beeindruckt von Smithers‘ Fähigkeit, sich Möglichkeiten vorzustellen, wie die Bärtierchenforschung in der Krebsforschung und anderen Bereichen umgesetzt werden könnte. Er sagte, es brauche „eine andere Ebene der Vernunft und des Denkens, um den Transfer einer Technologie oder einer Reihe von Dingen auf eine Technologie zu finden, die sehr weit entfernt ist. Wir brauchen mehr davon.“
Jenna Neuer Er ist ein freiberuflicher Autor, Redakteur und Audioproduzent in Anchorage, Alaska, der sich (hauptsächlich) auf Wissenschaft, Kunst und Reisen konzentriert.
