(David Spears FRPS FRMS/Corbis Documentary/Getty Images) Wasser ist ein Schlüsselbestandteil allen Lebens auf der Erde, doch auch Bärtierchen sind davon betroffen nahezu unsterbliche Kräfte können es irgendwie ertragen, dass ihnen fast ihr ganzes H entzogen wird 2 Ö.
Jetzt haben Forscher einen weiteren Trick entdeckt, den diese pummeligen mikroskopischen Anomalien nutzen, um zu überleben Jahre extremer Dehydrierung .
„Obwohl Wasser für alles Leben, das wir kennen, lebenswichtig ist, können einige Bärtierchen möglicherweise jahrzehntelang ohne Wasser auskommen.“ sagt Der Biologe Takekazu Kunieda von der Universität Tokio.
Umgangssprachlich als Wasserbären bekannt, viele der 1.300 bekannten Arten von Bärtierchen tolerieren Bedingungen, die für alle anderen bekannten Lebensformen tödlich wären.
Verhungern Sie sie, koche sie , friere sie ein , strahle sie aus , oder feuere sie mit einer Waffe ab und diese entfernte Verwandte des Samtwurms Ich werde einfach immer wieder zurückkommen, um mehr zu erfahren.
Wenn sich diese Wassertiere in einer Umgebung befinden, in der ihnen Wasser entzogen wird, schrumpfen die Bärtierchen zu einer runden Form namens a zusammen wieder .
Wie Kunieda, sein Biologe Akihiro Tanaka von der Universität Tokio und seine Kollegen in ihrer Arbeit erklären, sind dehydrierte Bärtierchen außergewöhnlich stabil und können vielen Extremen standhalten, darunter auch: Exposition gegenüber dem Vakuum des Weltraums und schaffen es trotzdem, sich wiederzubeleben.
„Man geht davon aus, dass, wenn Wasser eine Zelle verlässt, eine Art Protein der Zelle dabei helfen muss, ihre körperliche Stärke aufrechtzuerhalten, damit sie nicht in sich selbst zusammenfällt.“ sagt Kunieda.
Deshalb durchsuchten die Forscher eine Gruppe von Bärtierchen, die für ihre Fähigkeit zur Dehydrierung bekannt sind und Eutardigraden genannt werden, nach Proteinen, die dieses Phänomen erklären könnten, und fanden 336 einzigartige Verdächtige.
„Nachdem wir verschiedene Arten getestet haben, haben wir herausgefunden, dass im Zytoplasma reichlich vorhandene hitzelösliche Proteine (CAHS), die nur bei Bärtierchen vorkommen, für den Schutz ihrer Zellen vor Austrocknung verantwortlich sind“, sagt Kunieda erklärt .
Mithilfe von Experimenten an menschlichen Zellen und Insektenzellen konnten die Forscher zeigen, dass CAHS-Proteine die Zellsteifigkeit erhöhen und die Zelle vor Schrumpfung durch verlorenen Wasserdruck schützen. Die Proteine schützten die Zellen sogar vor zu hohem Wasserdruck.
„Der Versuch herauszufinden, wie sich CAHS-Proteine in Insekten- und menschlichen Zellen verhalten, stellte einige interessante Herausforderungen dar“, sagt Tanaka.
„Typische Färbemethoden erfordern Lösungen, die Wasser enthalten, was offensichtlich jedes Experiment, bei dem die Wasserkonzentration ein Faktor ist, den man kontrollieren möchte, durcheinander bringt.“ Deshalb haben wir uns einer Methanol-basierten Lösung zugewandt, um dieses Problem zu umgehen.“
Dies ermöglichte es ihnen, CAHS-Proteine in im Labor gezüchteten Zellen in Aktion zu sehen.
CAHS-Proteine scheinen als zelluläre Gerüststrukturen zu fungieren, die denen der Zelle ähneln Zytoskelett – aber nur, wenn die Zellen dem Stress des Wasserverlusts ausgesetzt sind.
Wie im Video oben zu sehen ist, verbinden sich CAHS-Proteine in dehydrierten Zellen zu Spinnennetzen aus Stützfilamenten und sorgen so für einen bedarfsgesteuerten Übergang in diese mit Filamenten gefüllte, gelartige Phase.
Die zytoskelettähnlichen Strukturen schützen die Zelle vor einer völligen Verformung durch fehlenden Wasserdruck und tragen wahrscheinlich zur unglaublichen Stabilität von Thunfischen bei.
Dieser als Anhydrobiose bezeichnete Prozess kann umgekehrt werden, sodass die Bärtierchen ihr Leben dort fortsetzen können, wo sie aufgehört haben, sobald wieder feuchtigkeitsspendende Bedingungen herrschen.
Wissenschaftler haben zuvor vermutet, dass es ein proteinbasiertes „Bioglas“ gibt, das die Zellstrukturen von Bärtierchen bei extremer Austrocknung intakt hält.
Aber frühere Studien haben nur danach gesucht genetische Komponenten dieser Fähigkeit ; Diese neue Studie suchte nach den tatsächlichen Proteinen.
Solche raffinierten biologischen Tricks haben dies ermöglicht achtbeinig , und doch irgendwie immer noch bezaubernd, Tiere, die alle Ecken unseres Planeten erreichen – von sengenden Vulkanschloten und dem erdrückenden Druck der Tiefen unserer Ozeane bis hin zu tropischen Wäldern und eisige Tundra .
„Alles an Bärtierchen ist faszinierend“ sagt Kunieda.
„Die extreme Vielfalt an Umgebungen, in denen einige Arten überleben können, führt uns dazu, nie zuvor gesehene Mechanismen und Strukturen zu erforschen.“ „Für einen Biologen ist dieses Feld eine Goldmine.“
Die anderen einzigartigen Proteine, die Tanaka und Kollegen isoliert haben, könnten weitere Hinweise darauf liefern, wie Bärtierchen all ihre beeindruckenden Leistungen vollbringen.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in PLOS-Biologie .