Bu küçük “su ayılarını” bu kadar sert yapan şey nedir? Bozulan DNA'yı hızla onarırlar.

Anne de Sien, birkaç yıl önce çocuklarını hayvanlar aleminin gizli harikalarıyla tanıştırmak için Paris'teki bahçesine girme cesaretini gösterdi. Moleküler biyolog Dr. De Cian, alg parçalarını topladı, sonra içeri geri döndü, onları suya batırdı ve mikroskobun altına yerleştirdi. Çocukları mercekten yosunların üzerine tırmanan sekiz bacaklı garip yaratıklara baktılar.

Dr. De Cian, “Etkilendiler” dedi.

Ancak tardigratlar olarak bilinen küçük canavarlarla uğraşmayı henüz bitirmedi. Bunları Fransız Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'ndeki laboratuvarına getirdi ve burada kendisi ve meslektaşları onlara gama ışınlarıyla vurdu. Patlamalar bir insanı öldürmek için gereken radyasyonun yüzlerce katıydı. Ancak tardigratlar hayatta kaldı ve sanki hiçbir şey olmamış gibi yaşamlarına devam ettiler.

Bilim insanları tardigratların radyasyona karşı garip bir şekilde dirençli olduğunu uzun zamandır biliyorlardı, ancak ancak şimdi Dr. de Cien ve diğer araştırmacılar onların hayatta kalma sırlarını keşfettiler. Cuma günü ve bu yılın başlarında yayınlanan bir araştırmaya göre tardigrad, moleküler onarımda usta görünüyor ve kırık DNA yığınlarını hızlı bir şekilde yeniden birleştirebiliyor.

Bilim insanları yüzyıllardır tardigratların savunmasını aşmaya çalışıyorlar. 1776'da İtalyan doğa bilimci Lazzaro Spallanzani, hayvanların nasıl tamamen kuruyabildiğini ve ardından bir su spreyiyle yeniden canlandırılabileceğini anlattı. Sonraki yıllarda bilim insanları tardigratların ezici basınca, derin donmaya ve hatta uzaya uçmaya bile dayanabileceğini keşfettiler.

1963 yılında Fransız araştırmacılardan oluşan bir ekip, tardigratların büyük X-ışını patlamalarına dayanabileceğini keşfetti. Son araştırmalarda araştırmacılar, bazı tardigrad türlerinin, bir insanı öldürmek için gerekenden 1.400 kat daha yüksek radyasyon dozuna dayanabildiğini buldu.

Radyasyon ölümcüldür çünkü DNA zincirlerini kırar. Bir DNA molekülüne çarpan yüksek enerjili ışınlar doğrudan hasara neden olabilir; Ayrıca hücre içindeki başka bir molekülle çarpışarak kaosa neden olabilir. Bu değiştirilmiş molekül DNA'ya saldırabilir.

Bilim insanları tardigradların bu hasarı önleyebileceği veya tersine çevirebileceğinden şüpheleniyor. 2016 yılında Tokyo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar şunu keşfetti: Dsup adında bir protein keşfettiTardigrad'ın genlerini enerji ışınlarından ve başıboş moleküllerden koruyor gibi görünüyor. Araştırmacılar hipotezlerini Dsup'ı insan hücrelerine yerleştirerek ve onları X ışınlarıyla bombardıman ederek test ettiler. Dsup hücreleri tardigrad proteini olmayan hücrelere göre daha az hasar gördü.

Bu araştırma Dr. De Cian'ın tardigradlara olan ilgisini ateşledi. O ve meslektaşları, Paris'teki bahçesinden topladığı hayvanları, İngiltere'de ve Antarktika'da bulunan bir türle birlikte inceledi. Bildirdikleri gibi Ocak ayında gama ışınları tardigratların DNA'sını yok etti ancak onları öldürmeyi başaramadı.

Asheville'deki Kuzey Carolina Üniversitesi'nden biyolog Courtney Clark Hachtel ve meslektaşları bağımsız olarak tardigradların olduğunu buldu. Kırık genlerle sonuçlandım. Çalışmaları Cuma günü Current Biology dergisinde yayınlandı.

Bu sonuçlar, Dsup'un tek başına DNA hasarını önlemediğini, ancak proteinlerin kısmi koruma sağlamasının mümkün olduğunu göstermektedir. Kesin olarak bilmek zor çünkü bilim adamları hala tardigratlar üzerinde deneylerin nasıl yapılacağını bulmaya çalışıyorlar. Örneğin, Dsup geni olmayan hayvanlarda radyasyonla nasıl başa çıktıklarını görmek için mühendislik yapamıyorlar.

Dr. de Cien'in müzedeki asistanı Jean-Paul Concordet, “Bu deneyi yapmak istiyoruz” dedi. “Fakat tardigratlarla yapabileceklerimiz hala oldukça ilkel.”

İki yeni çalışma, tardigradlar için başka bir numarayı ortaya koyuyor: kırılan DNA'yı hızla onarıyorlar.

Tardigradlar radyasyona maruz kaldıktan sonra hücreleri yeni bir dizi protein oluşturmak için yüzlerce gen kullanır. Bu genlerin çoğu biyologlara tanıdık geliyor çünkü biz dahil diğer türler bunları hasarlı DNA'yı onarmak için kullanıyor.

Hücrelerimiz sürekli genleri onarıyor. Tipik bir insan hücresindeki DNA iplikçikleri günde yaklaşık 40 kez kırılır ve her seferinde hücrelerimiz bunları onarmak zorundadır.

Tardigradlar bu standart onarım proteinlerini şaşırtıcı miktarlarda üretirler. Seviyelerini ilk ölçtüğünde Dr. Clark Hachtel, “Bunun çok saçma olduğunu düşündüm” diye hatırladı.

Dr. De Cian ve meslektaşları ayrıca radyasyonun tardigratların diğer hayvanlarda bulunmayan bir dizi protein üretmesine neden olduğunu keşfettiler. Şimdilik işlevleri çoğunlukla bir sır olarak kalıyor.

Bilim adamları, TRD1 adı verilen, özellikle bol miktarda bulunan bir proteini incelemek için seçtiler. İnsan hücrelerine uygulandığında, hücrelerin DNA'larına gelebilecek hasarlara karşı direnç göstermelerine yardımcı olduğu görüldü. Dr. Concordet, TRD1'in kromozomları yakalayabileceğini ve iplikçikler yıpranmaya başladığında bile onları doğru biçimde tutabileceğini öne sürdü.

Dr. Concordet, TRD1 gibi proteinlerin incelenmesinin yalnızca tardigradların gücünü ortaya çıkarmakla kalmayıp aynı zamanda tıbbi bozuklukların nasıl tedavi edileceğine dair yeni fikirlere de yol açabileceğini söyledi. Örneğin DNA hasarı birçok kanser türünde rol oynar. Dr. Concordet, “Kullandıkları herhangi bir numaradan faydalanabiliriz” dedi.

Dr. Concordet, tardigradların radyasyona karşı hayatta kalma konusunda bu kadar iyi olmalarını hala garip buluyor. Sonuçta nükleer santrallerde veya uranyum kaplı mağaralarda hayatta kalmak zorunda değiller.

“Bu büyük gizemlerden biri: Bu organizmalar neden radyasyona karşı dirençli?” dedi.

Dr. Concordet, bu tardigradın süper gücünün alışılmadık bir tesadüf olabileceğini söyledi. Dehidrasyon aynı zamanda DNA'yı da parçalayabilir, bu nedenle tardigratlar dehidrasyonla mücadele etmek için zırhlarını kullanabilir ve proteinleri onarabilir.

Paris'teki bir park yaşanması kolay bir yer gibi görünse de Dr. Concordet, tardigradlar için pek çok zorluk yaratabileceğini söyledi. Her sabah çiğin kaybolması bile bir felaket olabilir.

“Orada, yosunların arasında hayatın nasıl olduğunu bilmiyoruz” dedi.