(National Geographic) Bärtierchen – liebevoll Wasserbären oder Moosferkel genannt – habe so ziemlich alles bekommen . Diese mikroskopisch kleinen Wirbellosen sind in der Lage, die extremsten Bedingungen zu überstehen, die man sich nur vorstellen kann, einschließlich längerer Austrocknung und nahezu 100-prozentigem Wasserverlust, Gefrier- und Siedetemperaturen, intensiver ionisierender Strahlung und dem Vakuum des Weltraums.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Tardigarden, um extreme Austrocknung zu überstehen, eine spezielle Art von „Bioglas“ produzieren, das wichtige Proteine und Moleküle zusammenhält, bis sie wieder zum Leben erweckt werden. Jetzt überlegen sie, wie sie diesen Mechanismus nutzen können, um dürreresistente Nutzpflanzen und langlebigere Impfstoffe zu entwickeln.
Zurück im September , gaben Forscher der University of Chicago bekannt, dass sie eine neue Art von Glas entdeckt hatten – eines, das das Bärtierchen während der Austrocknung intern produziert. Während sie noch nicht genau herausgefunden haben, wie das Glas entsteht, kamen sie zu dem Schluss, dass es als Schutzmechanismus hergestellt wird, um sicherzustellen, dass Bärtierchen überleben können, indem sie nahezu das gesamte Wasser in ihren Zellen verlieren.
„Wenn man ihnen das Wasser entzieht, überziehen sie sich sehr schnell mit großen Mengen glasartiger Moleküle.“ „Auf diese Weise bleiben sie in diesem Zustand der schwebenden Animation“, sagte der leitende Forscher und Molekularingenieur Juan de Pablo. sagte damals.
Jetzt sagen Forscher um den Biologen Thomas Boothby von der University of North Carolina, dass sie der Lösung des Geheimnisses des Bärtierchen-Bioglases einen Schritt näher gekommen sind.
Vortrag auf der Jahrestagung der Amerikanische Gesellschaft für Zellbiologie Letzte Woche gaben Boothby und seine Kollegen bekannt, dass sie Bärtierchen-spezifische Gene identifiziert haben, die für spezielle Proteine, sogenannte intrinsisch ungeordnete Proteine (IDPs), kodieren, die ihrer Meinung nach für die Produktion von Bärtierchenglas verantwortlich sind.
Wie der Name schon sagt, sind intrinsisch ungeordnete Proteine unter normalen Bedingungen formlos und äußerst flexibel. Bei extremer Trocknung wird die Produktion dieser Proteine jedoch noch einmal beschleunigt und sie ordnen sich zu festen biologischen Gläsern um.
Diese neu gebildeten IDP-Glasstrukturen zielen auf bestimmte Proteine, Moleküle und andere wichtige Zellteile ab, wenn das Bärtierchen beginnt, Wasser zu verlieren, und schließen sie in steife, schützende Hüllen ein, damit sie während des Austrocknungsprozesses nicht auseinanderfallen. Wenn das Bärtierchen erneut Wasser ausgesetzt wird, schmilzt das Glas und die Binnenvertriebenen kehren in ihren schlaffen, zufälligen Zustand zurück.
Boothby und seine Kollegen testeten diesen einzigartigen Überlebensmechanismus, indem sie Bärtierchen mit einem geringeren Anteil an Binnenvertriebenen konstruierten. Sie fanden heraus, dass diese Bärtierchen der Austrocknung zwar weniger standhalten konnten, anderen Belastungen wie extremer Kälte jedoch nichts anhaben konnten. „Interessanterweise scheinen diese Gene weder für das allgemeine Überleben noch für das Überleben anderer Belastungen essentiell zu sein.“ sie berichten.
Dies deutet darauf hin, dass die Lebewesen über unterschiedliche Mechanismen verfügen, um verschiedene Arten von extremem Stress zu überstehen.
Anschließend testeten sie die Binnenvertriebenen indem sie sie in menschlichen Epithelzellen exprimieren (Ganz):
„Wir fanden heraus, dass die Austrocknung bei der Expression in HeLa-Zellen eine Relokalisierung dieser IDPs, die unter hydratisierten Bedingungen im gesamten Zytoplasma der Zellen diffus zu sein schienen, zu spezifischen zytoplasmatischen Organellen induziert – was möglicherweise darauf hindeutet, dass einzelne Proteine auf verschiedene Teile der Zelle abzielen.“ Schutz bestimmter Zellkompartimente. Wir fanden in vitro „Diese Proteine bildeten beim Trocknen biologische Gläser.“
Das Team entwickelte Hefen und Bakterien, um Bärtierchen-Glasproteine zu produzieren, und stellte fest, dass sie den Austrocknungsprozess besser überstehen konnten, wenn sie extrem trockenen Bedingungen ausgesetzt wurden. Dies könnte der Schlüssel zur Entwicklung dürreresistenter Pflanzen sein.
Ein weiterer Anwendungsbereich für Binnenvertriebene ist die Medizin. Boothby und seine Kollegen sagen, sie könnten bestimmte Enzyme vor dem Austrocknen schützen und die Kosten für die Lagerung von Impfstoffen erheblich senken. „[A]rund 80 Prozent der Kosten von Impfprogrammen in Entwicklungsländern entstehen durch die Notwendigkeit, Impfstoffe kalt zu halten“, sie berichten.
Wie Tina Hesman sagt bei Wissenschaftsnachrichten erklärt Dass Bärtierchenglas auch Enzyme vor dem Austrocknen schützen kann, haben die Forscher in Experimenten gezeigt:
„Das Enzym [Laktatdehydrogenase] verliert seine Aktivität, wenn es austrocknet. Als die Forscher das Enzym jedoch vor dem Trocknen mit den Glasproteinen vermischten, erwachte das Enzym nach der Rehydrierung wieder zu seiner normalen Aktivität. „Das Einmischen von Bärenproteinen in Wasser nach dem Trocknen hat nicht geholfen, was darauf hindeutet, dass die Glasproteine andere Moleküle umhüllen müssen, um sie zu schützen.“
Genau wie die ähnlich widerstandsfähigen Nacktmulle, die es geworden sind Für Krebsforscher von unschätzbarem Wert In den letzten Jahren könnte es gewaltig sein, die Geheimnisse des Überlebens von Wasserbären herauszufinden. Und irgendetwas sagt mir, dass Bärtierchenglas erst der Anfang ist.