Новый механизм объясняет, как тихоходки выживают в экстремальных условиях

Исследователи из Токийского университета открыли новый механизм, объясняющий, как тихоходки могут пережить сильное обезвоживание.

Различные виды тихоходок, также известные как водяные медведи, способны выживать в среде, враждебной большинству других форм жизни. Исследователи описывают новый механизм, объясняющий способность тихоходок переносить сильное обезвоживание, не умирая в своем организме. Исследователи изучили белки, участвующие в формировании геля при обезвоживании клеток. В противном случае клетки были бы убиты механическим воздействием, но этот гель поддерживает и защищает их. Культивируемые клетки человека и клетки насекомых также показали ограниченную функциональность этих белков.

Несмотря на свои небольшие размеры, тихоходки часто привлекают к себе внимание. Общественность была поражена их способностью выживать в ситуациях, которые убили бы большинство организмов. Люди могли бы стать более устойчивыми к экстремальным температурам, давлению и даже обезвоживанию, если бы мы расшифровали их секреты. Хотя это только научная фантастика, на данный момент исследователи также очарованы микроскопическими существами и стремятся понять их устойчивость, поскольку это может привести к другим преимуществам в будущем.

Некоторые тихоходки могут десятилетиями обходиться без воды, несмотря на то, что вода необходима для всей жизни. Доцент Такекадзу Куниэда, заведующий кафедрой биологических наук Токийского университета, объяснил, что ключ в том, как их клетки справляются со стрессом обезвоживания. «Считается, что, когда вода покидает клетку, какой-то белок должен помогать клетке поддерживать физическую силу, чтобы избежать разрушения самой себя». Исследователи протестировали несколько различных видов и обнаружили, что клетки тихоходок защищены от обезвоживания цитоплазматическими теплорастворимыми белками (CAHS).

Белки CAHS способны ощущать обезвоживание в клетках, которые они инкапсулируют, и именно тогда они начинают действовать. Когда белки CAHS высыхают, они образуют гелеобразные нити, которые поддерживают форму клеток, когда они теряют воду. Этот процесс является обратимым, что означает, что филаменты медленно отступают по мере того, как клетки тихоходок снова становятся гидратированными без чрезмерного стресса. Однако даже при выделении из клеток тихоходок белки проявляли такое же действие.

Выпускник лаборатории Акихиро Танака описал некоторые трудности, с которыми он столкнулся, пытаясь понять, как белки CAHS ведут себя у насекомых и людей. Прежде чем они смогли визуализировать белки, ученым пришлось окрасить их, чтобы они появились под их микроскопами. Для окрашивания обычно требуются растворы, содержащие воду, что, очевидно, усложняет эксперименты, направленные на контроль концентрации воды. В связи с этим в качестве раствора был выбран метанол.

Возможно, в будущем сухое консервирование клеток и организмов найдет широкое применение. Исследователи надеются, что их новые знания помогут им лучше сохранять клеточные материалы и биомолекулы в сухом состоянии. Таким образом, материалы, используемые для исследований, лекарства с коротким сроком годности или целые органы для трансплантации могут иметь более длительный срок хранения.

Первым шагом к достижению этой цели является выделение и активация этих уникальных белков. Куниеда и его команда проанализируют более 300 других белков, некоторые из которых могут сыграть роль в спасательных способностях этих медведей.