Эти крошечные восьминогие существа вдохновляют.
Ни одно животное на Земле не является более выносливым, чем крошечный тихоход. Они могут пережить замораживание при температуре -272 ° по Цельсию, воздействие вакуума космического пространства и даже облучение, в 500 раз превышающее дозу рентгеновских лучей, которая убила бы человека.
Другими словами, это существо может переносить условия, которых даже не существует на Земле. Эта неземная устойчивость в сочетании с их милой внешностью сделала тихоходок любимицей любителей животных. Но помимо этого, исследователи изучают микроскопических животных размером с пылевого клеща, чтобы узнать, как подготовить людей и сельскохозяйственные культуры к суровым условиям космического путешествия.
Неуничтожимость тихоходки проистекает из ее адаптации к окружающей среде, что может показаться удивительным, поскольку она обитает в, казалось бы, удобных местах, таких как прохладные, влажные заросли мха, которыми усеяна садовая стена. Отдавая дань уважения таким местам обитания, наряду с пухлым внешним видом, некоторые люди называют тихоходок водяными медведями или, что восхитительно, моховыми поросятами.
Но оказывается, что влажный, поросший мхом дом тихоходки может пересыхать много раз в год. Высыхание довольно катастрофично для большинства живых существ. Они повреждают клетки примерно теми же способами, что замораживание, вакуум и радиация.
Во-первых, сушка приводит к образованию высоких уровней перекисей и других активных форм кислорода. Эти токсичные молекулы расщепляют ДНК клетки на короткие фрагменты — точно так же, как это делает радиация. Сушка также приводит к сморщиванию и растрескиванию клеточных мембран. И это может привести к разложению нежных белков, делая их такими же бесполезными, как скомканные бумажные самолетики. Тихоходки разработали специальные стратегии борьбы с такого рода повреждениями.
Когда тихоходка высыхает, ее клетки выделяют несколько странных белков, которые не похожи ни на что, встречающееся у других животных. В воде белки мягкие и бесформенные. Но когда вода исчезает, белки самоорганизуются в длинные перекрещивающиеся волокна, которые заполняют внутреннюю часть клетки. Подобно пенопластовой упаковке арахиса, волокна поддерживают клеточные мембраны и белки, предотвращая их разрушение или разворачивание.
По крайней мере, два вида тихоходок также вырабатывают другой белок, которого нет ни у одного другого животного на Земле. Этот белок, получивший название Dsup, сокращение от “подавитель повреждений”, связывается с ДНК и может физически защищать ее от активных форм кислорода.
Имитация тихоходок может однажды помочь людям колонизировать космическое пространство. Пищевые культуры, дрожжи и насекомых можно было бы сконструировать для производства белков тихоходок, что позволило бы этим организмам более эффективно расти на космических кораблях, где уровни радиации повышены по сравнению с земными.
Ученые уже внедрили ген белка Dsup в клетки человека в лаборатории. Многие из этих модифицированных клеток выдержали воздействие рентгеновских лучей или химических перекисей, которые убивают обычные клетки (SN: 9.11.19, стр. 13). А при введении в растения табака — экспериментальную модель продовольственных культур — ген Dsup, по-видимому, защищал растения от воздействия повреждающего ДНК химического вещества под названием этилметансульфонат. Растения с дополнительным геном росли быстрее, чем без него. Растения с Dsup также подвергались меньшему повреждению ДНК при воздействии ультрафиолетового излучения.
Белки “упаковочного арахиса” тихоходок проявляют ранние признаки защитных свойств для человека. После модификации для производства этих белков клетки человека стали устойчивыми к камптотецину, химиотерапевтическому агенту, убивающему клетки, сообщили исследователи в журнале 18 марта ACS Synthetic Biology. Белки тихоходок сделали это, ингибируя апоптоз, программу самоуничтожения клеток, которая часто запускается воздействием вредных химических веществ или радиации.
Итак, если людям когда-нибудь удастся достичь звезд, они могут совершить этот подвиг, в частности, встав на плечи крошечных восьминогих специалистов по выносливости на вашем заднем дворе.
Подпишись, чтобы всегда быть в курсе.