Disse Gummy Bear-utseende ting vil arve jorden

JFK Assassination Conspiracy Theories: John F. Kennedy Facts, Photos, Timeline, Books, Articles (Juli 2019).

Anonim

Tardigrader, også kjent som vann bjørner, er mikroskopiske dyr som lever i utgangspunktet overalt på jorden, fra de varme kildene oppå Himalaya til den isete tundraen fra Antarktis til - helt sikkert - din bakgård.

Egentlig. Se ut vinduet. Det er nok tardigrader over det treet. Derovre på den bushen også. Sannsynligvis mange, mange tardigrader.

Under mikroskopet er de søte. De ser ut som gummy bjørner med fire par ben, og de humper rundt blant algenklumpene.

I hagen din, tardigrades ligner også, spiser, fremmer, kryper ut munnhullene i deres eggfylte exoskeletoner - du vet det grunnleggende - i de fuktige filmene på blader, lavmer, moser og annen vegetasjon.

Thomas Boothby, Ph.D., er en assisterende professor ved University of North Carolina på Chapel Hill. En stilisert tegning av tardigrade henger på sitt kontor ved siden av et kart over Antarktis, hvor han brukte en måned på å studere vannbjørner tidligere i år.

Han går meg over hallen til et laboratorium fylt med whirring væsker og elektroniske instrumenter, og jeg er vist tardigrader gjennom et mikroskop. Det er sant: Med sine mørke øynene og åtte ganger padle, er de søte.

"Disse tardigrader går faktisk inn i rommet, " sier Boothby.

Vann bjørner kan famously tåle vakuum av plass.

Nylig snakker alle om hvordan tardigrader kan motstå flere typer ekstreme forhold. De kan helt tørke ut i årevis og deretter bli brakt tilbake til livet med litt vann; de kan bli helt blasted med stråling til temperaturer når 151 grader C; de er enda "chill" ved temperaturer rundt absolutt null, noe som betyr at de kan overleve den dype fryse og gå tilbake til normal funksjonalitet når du vet, forholdene blir bedre.

Boothby har utgitt flere artikler om hvordan tardigrader overlever ekstremer av temperatur og dehydrering. I utgangspunktet skylder de deres evne til å molekyler som kalles egentlig uordnede proteiner (IDPs).

Under ekstreme forhold som tørking, danner de fleste dyrs proteiner knasefulle krystallbindinger som makter opp de skjøre tingene i sine celler.

Du kan ikke leve hvis dine mobilkomponenter, som dine DNA-tråder, blir slitt sammen. Du dør selvfølgelig. Den amorfe (ikke-krystallinske) naturen av tardigrade-IDPer beskytter cellens komponenter i deres celler.

"Det er sannsynligvis alt IDP der inne, " sier Boothby, og viser seg til en kar med væske i et glass som omsluttes.

Kan tardigrade IDP brukes til tjeneste for menneskers helse? Vi kommer dit, men først

.

Hva er en tardigrade?

Tardigrades danner en gruppe mikroskopiske dyr som utgjør phylum Tardigrada. Denne gruppen ligger i en større gruppe dyr kalt ecdysozoa, som inneholder nematoder (runde ormer) og leddyr som fruktfluen.

Når du er ecdysozoan, smelter du exoskelettet ditt nå og igjen.

Til tross for at de varierer i størrelse fra fem hundrevis av millimeter til en millimeter, er tardigrader komplekse og har alle fanger av større dyr, inkludert tusenvis av celler som utgjør kroppene deres, nervesystemene, fordøyelseskanaler, reproduktive og sensoriske organer.

Den betingede levetiden til en tardigrade

De fleste arter av tardigrade lever i omtrent en måned til to måneder under normale forhold, selv om de er veldig gode til å overleve ekstreme miljøer. Et av triksene de bruker for å overleve, er å gå inn i en sovende tilstand, der de i utgangspunktet har stoppet all metabolisme og gått inn i suspendert animasjon.

I denne tilstanden av suspendert animasjon, kan de overleve i flere tiår. Ellers er levetidene relativt sammenlignbare med andre dyr i gruppen ecdysozoa, som fruktflukten, som lever i omtrent en måned eller to under optimale forhold.

Hvor er tardigrader funnet?

Tardigrader finnes nesten overalt: i hav, i ferskvann og på land.

Du finner dem på bunnen av havet, i regnskoger, på veldig tørre, varme steder som Sahara-ørkenen og kalde, tørre steder som Antarktis. De kan overleve i nesten enhver form for miljøtilstand funnet på Jorden.

Hvordan de overlever ekstreme situasjoner

Tardigrader kan:

  • Tørke ut, miste alt det målbare vannet inne i kroppens celler.
  • Fryses ned til en grad vekk fra absolutt null, det punktet der alle molekylære bevegelser stopper.
  • Overlev tusenvis av ganger så mye stråling som mulig.

Interessant, disse ekstreme forholdene er bare opprettet i laboratorier. Ingen plass på jorden får det varmt eller kaldt. Og det vil ikke, i hvert fall ikke for hundretusener av år.

Så, er vann bjørn fra fremtiden? Er de fra Mars? Tardigrader kan trolig også overleve i vakuum i det ytre rommet. Og hva betyr deres evne til å motstå ytre rom for forskere som Boothby?

«Vel, det første er at de ikke er romvesener, » sier Boothby. "De kom ikke fra verdensrommet, de utviklet seg fra forfedre dyr som var her på jorden."

Boothby er først og fremst interessert i hvordan tardigrader overlever disse ekstremer. Hans fokus har vært på den funky gruppen av IDPs.

En nærmere titt på tardigrade IDPs

Når tardigrader begynner å tørke ut, begynner de å lage IDP.

De fleste proteiner har en stabil tredimensjonal struktur som gjør at de kan kaste seg sammen på en måte som er svært viktig for deres funksjon.

Tardigrade IDPs har imidlertid ikke en stabil tredimensjonal struktur. Hvis du ser på dem i løsningen, ser du at de bare forandrer sin form.

"Det er veldig uvanlig, " sier Boothby.

Hva Boothby har oppdaget er at når tardigrader tørker ut, gjør de flere og flere av disse veldig fleksible molekylene, og at disse fleksible molekylene begynner å bindes. De begynner å samhandle med hverandre. De danner et fleksibelt nettverk som kan imøtekomme enhver størrelse eller form av cellulær komponent som blir satt inn i den. Og når denne molekylære matrisen tørker ut, si, på en solrik sommerdag i hagen din, i stedet for å danne et destruktivt krystallinsk fast stoff, danner den fleksible matrisen et glatt, glassaktig fast stoff.

Og så merkelig, når du legger til vann, løsner denne tørkede glassy-matrisen av tardigrade-proteiner bare tilbake i vannet. Matrisen går bort. Og alle viktige cellulære ting som var fanget og beskyttet i det, går bare tilbake til virksomheten som vanlig.

Alt fungerer fortsatt.

Menneskelige applikasjoner for tardigrade IDPs

Boothby mener det er en rekke søknader om denne tardigradeforskningen.

"En ting som vi er veldig interessert i, ser på evnen til å ta disse tardigradens uordnede proteiner, disse TDPene, og bruke dem til å stabilisere og beskytte biomekanisk materiale som vaksiner som vanligvis beholdes i det vi kaller kaldkjeden. "

Mange vaksiner og andre proteinbaserte legemidler må holdes i en kontinuerlig kjede med kjøleskap og frysere som stabiliserer dem fra produksjon til frakt og lagring.

Noen vaksiner må holdes i den kalde kjeden for å være effektive.

"Vi kan ta den kalde kjeden for gitt, men i fjerntliggende eller utviklende deler av verden kan det være en stor økonomisk og logistisk hindring. Det er i utgangspunktet ideen å samarbeide de triksene som tardigrader bruker for å stabilisere seg deres proteiner og cellulære komponenter når de tørker ut og bruker dem til biomekanisk materiale som vaksiner. "

Tardigrade IDP kan tillate at vaksiner sendes i tørr tilstand uten behov for kjøling, og "det ville virkelig redusere de logistiske og økonomiske hindringene for å få medisin til mennesker overalt."

Andre implikasjoner for menneskers helse er utforskende. "Hvis vi kunne finne ut hvordan tardigrader unngår de skadelige effektene av romflukt, kan vi søke dem på en rekke ting som går galt i mennesker som er lenge i rommet."

Som Boothby forklarer dette for meg, ringer en brannalarm ut. Tuller ikke. Forutsatt at noen eksperimenter i denne glassaktige matrisen av spinnende væsker og gadgetry har gått galt, går jeg ned med Boothby og en par gradstudenter gjennom et solfylt trapphus i Genome Sciences Building, og vi springer ut i mursteinen.

Vi snakker litt mer mens nødlysene blinker innvendig. Brannvesenet kommer opp i Carolina Blue Fire Engine.

Hvis en brann får ting til å varme opp i laboratoriet, vil de tardigraderne jeg bare observere gjennom mikroskopet nok være ok, tenker jeg. De er tardigrader. De vil overleve.

menu
menu