خرس آبی چگونه در شرایط بسیار سخت محیطی زنده می‌ماند؟

خرس آبی یا «تاردیگراد» (Tardigrade) توانایی انطباق پذیری بسیار بالایی با محیط داشته و یکی از جان سخت ترین جانداران روی زمین محسوب می شود. این جاندار در تاریک ترین اعماق اقیانوس ها به حیات خود ادامه داده و نبود اکسیژن نیز هیچ تاثیری روی آن نمی گذارد.

خرس های آبی بعد از سقوط فضاپیمای برشیت بر سطح ماه، روی آن پراکنده شده و احتمالاً زنده هستند. توانایی این جانداران در زنده ماندن آنقدر خارق العاده است که برای از بین بردن آنها به نیرویی باورنکردنی همانند مرگ خورشید نیاز است.

دانشمندان با مطالعه خرس آبی که به خوکچه خزه ای نیز معروف است، راز زنده ماندن آن را در شرایط غیرممکن دریافتند. آنها متوجه شدند این موجودات میکروسکوپی با استفاده از یک پروتئین خاص که فقط در این موجودات یافت می شود، غشایی در اطراف DNA خود می سازند که همانند یک سپر دفاعی از آن محافظت می کند.

خرس آبی کمتر از یک میلیمتر طول داشته و توانایی‌اش در زنده ماندن شگفتی دانشمندان را در پی داشته است. کلید زنده ماندن این موجود وارد شدن به حالتی غیرفعال به نام «نهان زیوی» (Anhydrobiosis) است. در این حالت متابولیسم بدن تا زمان بازگشت شرایط محیطی به وضعیت مناسب برای ادامه حیاط، از کار می افتد.

توانایی فوق سبب می شود تا خرس آبی توانایی زنده ماندن تا دمای 150 درجه سلسیوس و منفی 272 درجه سلسیوس را داشته باشد و بتواند در فضا و اعماق اقیانوس ها بدون مشکل به حیات خود ادامه دهد.

تاردیگرادها می توانند در محیط هایی زنده بمانند که سطح رادیواکتیو در آنها DNA جانوران دیگر را از بین می برد. دانشمندان سال 2016 در تحقیقات خود دریافتند که خرس آبی از یک پروتئین خاص به نام «Dsup» بهره می برد که به طور چشمگیری مقاومت DNA را در برابر مواد رادیواکتیو بالا برده و از جهش آن جلوگیری می کند.

دانشمندان دانشگاه سن دیگوی کالیفرنیا برای فهم مکانیزم بالای تاردیگرادها در زنده ماندن دامنه تحقیقات خود را گسترش داده و با به کارگیری تکنیک های پیشرفته بیوشیمیایی به یافته های جالبی در مورد نحوه وارد شدن تاردیگرادها به حالت غیرفعال دست یافتند.

پروتئین Dsup درون سلول هایی به نام کروماتین (Chromatin) و در حالی که به مخلوطی از دیگر پروتئین ها و DNAها متصل شده بود یافت شده است. این پروتئین در همکاری با سلول های کروماتین، غشایی محافظ تولید می کند که رادیکال های هیدروکسیل (hydroxyl radicals) را دفع می کنند.

ذرات فوق در محیط هایی که پرتوهای رادیواکتیو با مولکول های آبی برخورد می کنند تشکیل شده و به DNA درون سلول آسیب می زنند. اما اگر جلوی ورود آنها به سلول گرفته شود نمی توانند به آن آسیبی برسانند.

«James T. Kadonaga»، یکی از محققان ارشد دانشگاه سن دیگو در مورد نحوه محافظت پروتئین Dsup از سلول ها در برابر پرتوهای رادیواکتیو می گوید:

«اکنون یک توضیح مولکولی از نحوه محافظت پروتئین Dsup از DNA در برابر پرتوهای رادیواکتیو داریم. این پروتئین از دو بخش تشکیل شده است: یک قسمت به کروماتین متصل شده و باقی آن با تبدیل شدن به یک غشا، DNA را از رادیکال های هیدروکسیل در امان نگه می دارد.»

محققان معتقدند توانایی مذکور فقط در پاسخ به خطرات امواج رادیواکتیو به وجود نیامده و زمانی که محل سکونت نمناک و مرطوب تاردیگرادها نیز به طور ناگهانی خشک می شود، جاندار وارد حالت نهان زیوی می شود.

درک توانایی خرس های آبی در زنده ماندن در محیط های دشوار نه تنها چیزهای تازه ای در مورد آنها که یکی از جالب ترین موجودات روی زمین هستند فاش می کند، بلکه می تواند در دنیای بیوتکنولوژی نیز مورد استفاده قرار گیرد.

دانشمندان معتقدند می توان به کمک یافته های جدید سلول های مقاوم تری را تولید کرد که تحت هر شرایطی به زندگی ادامه می دهند. «Kadonaga» در این مورد می گوید:

«از نظر تئوری امکان تولید نسخه های بهبود یافته پروتئین Dsup برای محافظت از DNA سلول های مختلف وجود دارد. بنابراین می توان از این پروتئین برای درمان های مبتنی بر سلول و ساخت کیت های تشخیص که در آنها افزایش طول عمر سلول ها حیاتی است استفاده کرد.»

پژوهش مورد بحث در ژورنال eLife منتشر شده است.