AnimalsWissenschaft

Bärtierchen könnten uns beibringen, wie man mit den Strapazen der Raumfahrt umgeht

Kein Tier auf der Erde ist zäher als das winzige Bärtierchen. Es kann überleben, wenn es bei -272° Celsius eingefroren, dem Vakuum des Weltraums ausgesetzt und sogar mit der 500-fachen Dosis von Röntgenstrahlen bestrahlt wird, die einen Menschen töten würde.

Mit anderen Worten, die Kreatur kann Bedingungen ertragen, die nicht einmal auf der Erde existieren. Diese jenseitige Widerstandsfähigkeit, kombiniert mit ihrem liebenswerten Aussehen, hat Bärtierchen zu einem Liebling von Tierliebhabern gemacht. Aber darüber hinaus schauen sich die Forscher die mikroskopisch kleinen Tiere an, die etwa so groß wie eine Hausstaubmilbe sind, um zu lernen, wie man Menschen und Nutzpflanzen auf die Strapazen der Raumfahrt vorbereitet.

Die Unzerstörbarkeit des Bärtierchens rührt von seiner Anpassung an seine Umgebung her – was überraschend erscheinen mag, da es an scheinbar bequemen Orten lebt, wie die kühlen, nassen Moosbüschel, die eine Gartenmauer punktieren. Als Hommage an solche Lebensräume, zusammen mit einem pummeligen Aussehen, nennen manche Leute Bärtierchen Wasserbären oder entzückend Moosferkel.

Aber es stellt sich heraus, dass das feuchte, moosige Zuhause eines Bärtierchens viele Male im Jahr austrocknen kann. Das Trocknen ist für die meisten Lebewesen ziemlich katastrophal. Es schädigt Zellen auf ähnliche Weise wie Gefrieren, Vakuum und Strahlung.

Zum einen führt das Trocknen zu hohen Gehalten an Peroxiden und anderen reaktiven Sauerstoffspezies. Diese toxischen Moleküle meißeln die DNA einer Zelle in kurze Fragmente – genau wie Strahlung. Das Trocknen führt auch dazu, dass Zellmembranen Falten und Risse bekommen. Und es kann dazu führen, dass sich empfindliche Proteine ​​entfalten und sie so unbrauchbar machen wie zerknüllte Papierflieger. Bärtierchen haben spezielle Strategien entwickelt, um mit solchen Schäden umzugehen.

Wenn ein Bärtierchen austrocknet, bilden seine Zellen lange, kreuz und quer verlaufende Proteine ​​(siehe Abbildung), die die Zellmembranen abfedern und schützen.M. Yagi-Utsumi et al/Wissenschaftliche Berichte 2021

Wenn ein Bärtierchen austrocknet, strömen seine Zellen mehrere seltsame Proteine ​​aus, die anders sind als alles, was man bei anderen Tieren findet. In Wasser sind die Proteine ​​schlaff und formlos. Aber wenn das Wasser verschwindet, bauen sich die Proteine ​​​​selbst zu langen, sich kreuzenden Fasern zusammen, die das Innere der Zelle füllen. Wie Styroporverpackungserdnüsse unterstützen die Fasern die Membranen und Proteine ​​der Zelle und verhindern, dass sie brechen oder sich entfalten.

Mindestens zwei Arten von Bärtierchen produzieren auch ein anderes Protein, das in keinem anderen Tier auf der Erde vorkommt. Dieses Protein mit dem Namen Dsup, kurz für „Damage Suppressor“, bindet an die DNA und kann sie physisch vor reaktiven Sauerstoffformen schützen.

Die Nachahmung von Bärtierchen könnte eines Tages Menschen helfen, den Weltraum zu kolonisieren. Nahrungspflanzen, Hefen und Insekten könnten so verändert werden, dass sie Bärtierchenproteine ​​produzieren, wodurch diese Organismen auf Raumfahrzeugen effizienter wachsen können, wo die Strahlungswerte im Vergleich zur Erde erhöht sind.

Wissenschaftler haben das Gen für das Dsup-Protein bereits im Labor in menschliche Zellen eingebracht. Viele dieser modifizierten Zellen überlebten Röntgenstrahlen oder peroxidische Chemikalien, die gewöhnliche Zellen töten (SN: 9.11.19, p. 13). Und wenn es in Tabakpflanzen – ein experimentelles Modell für Nahrungspflanzen – eingeführt wurde, schien das Gen für Dsup die Pflanzen vor der Exposition gegenüber einer DNA-schädigenden Chemikalie namens Ethylmethansulfonat zu schützen. Pflanzen mit dem zusätzlichen Gen wuchsen schneller als solche ohne. Pflanzen mit Dsup erlitten auch weniger DNA-Schäden, wenn sie ultravioletter Strahlung ausgesetzt wurden.

Mikroskopisch kleine BärtierchenMikroskopisch kleine Bärtierchen können dank einzigartiger molekularer Anpassungen eisiger Kälte, Austrocknung und extremer Strahlung standhalten.VIDEOLOGIA/ISTOCK/GETTY IMAGES PLUS

Die „Verpackungs-Erdnuss“-Proteine ​​der Bärtierchen zeigen frühe Anzeichen dafür, dass sie für den Menschen schützend wirken. Bei der Modifikation zur Produktion dieser Proteine ​​wurden menschliche Zellen resistent gegen Camptothecin, ein zelltötendes Chemotherapeutikum, berichteten Forscher am 18. März ACS Synthetische Biologie. Die Bärtierchenproteine ​​taten dies, indem sie die Apoptose hemmten, ein zelluläres Selbstzerstörungsprogramm, das oft durch die Einwirkung schädlicher Chemikalien oder Strahlung ausgelöst wird.

Wenn es Menschen also jemals gelingt, die Sterne zu erreichen, können sie dieses Kunststück zum Teil dadurch vollbringen, dass sie auf den Schultern der winzigen achtbeinigen Ausdauerspezialisten in Ihrem Garten stehen.

Eine Version dieses Artikels erscheint in der Ausgabe vom 16. Juli 2022 Wissenschaftsnachrichten.

Autoren: Douglas Fox von Sciencenews

Ähnliche Artikel

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.

Schaltfläche "Zurück zum Anfang"