Geen beest op aarde is harder dan de kleine beerdiertje. Het kan overleven als het wordt ingevroren bij -272° Celsius, wordt blootgesteld aan de vacuüm van de ruimte en zelfs gestraald worden met 500 keer de dosis röntgenstralen dat zou een mens doden.
Met andere woorden, het schepsel kan omstandigheden doorstaan ​​die niet eens op aarde bestaan. Deze buitenaardse veerkracht, gecombineerd met hun vertederende uiterlijk, heeft tardigrades tot een favoriet van dierenliefhebbers gemaakt. Maar daarnaast kijken onderzoekers naar de microscopisch kleine dieren, ongeveer zo groot als een huisstofmijt, om te leren hoe mensen en gewassen kunnen worden voorbereid op de ontberingen van ruimtereizen.
De onverwoestbaarheid van de tardigrade komt voort uit zijn aanpassingen aan zijn omgeving – wat misschien verrassend lijkt, omdat het op schijnbaar zachte plaatsen leeft, zoals de koele, natte bosjes mos die een tuinmuur bedekken. Als eerbetoon aan dergelijke habitats, samen met een mollig uiterlijk, noemen sommige mensen tardigrades waterberen of, schattig, mosbiggen.
Maar het blijkt dat het vochtige, bemoste huis van een tardigrade vele malen per jaar kan uitdrogen. Drogen is behoorlijk catastrofaal voor de meeste levende wezens. Het beschadigt cellen op dezelfde manier als bevriezing, vacuüm en straling.
Om te beginnen leidt drogen tot hoge niveaus van peroxiden en andere reactieve zuurstofsoorten. Deze giftige moleculen beitelen het DNA van een cel in korte fragmenten – net zoals straling dat doet. Door het drogen gaan celmembranen ook kreuken en barsten. En het kan ertoe leiden dat delicate eiwitten zich ontvouwen, waardoor ze net zo nutteloos worden als verfrommelde papieren vliegtuigjes. Tardigrades hebben speciale strategieën ontwikkeld om met dit soort schade om te gaan.
Als een tardigrade uitdroogt, worden zijn cellen guts verschillende vreemde eiwitten uit die anders zijn dan alles wat bij andere dieren wordt gevonden. In water zijn de eiwitten slap en vormloos. Maar naarmate het water verdwijnt, verdwijnen de eiwitten zelf-assembleren in lange, kriskras vezels die het binnenste van de cel vullen. Zoals piepschuim dat pinda’s verpakt, de vezels ondersteunen de celmembranen en eiwittenwaardoor ze niet kunnen breken of ontvouwen.
Ten minste twee soorten tardigrade produceren ook een ander eiwit dat in geen enkel ander dier op aarde voorkomt. Dit eiwit, genaamd Dsupeen afkorting voor ‘schadeonderdrukker’, bindt aan DNA en kan het fysiek beschermen tegen reactieve vormen van zuurstof.
Het emuleren van tardigrades zou op een dag mensen kunnen helpen de ruimte te koloniseren. Voedselgewassen, gist en insecten zouden kunnen worden ontwikkeld om tardigrade-eiwitten te produceren, waardoor deze organismen efficiënter kunnen groeien op ruimtevaartuigen waar de stralingsniveaus hoger zijn dan op aarde.
Wetenschappers hebben het gen voor het Dsup-eiwit al in menselijke cellen in het laboratorium ingebracht. Veel van die gemodificeerde cellen overleefden niveaus van röntgenstralen of peroxidechemicaliën die gewone cellen doden (SN: 11/9/19, p. 13). En wanneer ingebracht in tabaksplanten – een experimenteel model voor voedselgewassen – het gen voor Dsup leek de planten te beschermen tegen blootstelling aan een DNA-beschadigende chemische stof genaamd ethylmethaansulfonaat. Planten met het extra gen groeiden sneller dan planten zonder. Planten met Dsup liepen ook minder DNA-schade op bij blootstelling aan ultraviolette straling.
Tardigrades’ ‘packing peanut’-eiwitten vertonen vroege tekenen van bescherming voor mensen. Wanneer gemodificeerd om die eiwitten te producerenmenselijke cellen werden resistent tegen camptothecine, een celdodend chemotherapiemiddel, meldden onderzoekers in de 18 maart ACS synthetische biologie. De tardigrade-eiwitten deden dit door apoptose te remmen, een cellulair zelfvernietigingsprogramma dat vaak wordt geactiveerd door blootstelling aan schadelijke chemicaliën of straling.
Dus als mensen er ooit in slagen de sterren te bereiken, kunnen ze deze prestatie voor een deel bereiken door op de schouders van de kleine achtbenige uithoudingsspecialisten in uw achtertuin te gaan staan.