Anne De Cian néhány évvel ezelőtt többek közt a medveállatkák révén kezdte megismertetni gyermekeit az állatvilág rejtett csodáival. A molekuláris biológus párizsi kertjébe gyűjtött mohadarabokat, majd vízbe áztatta és mikroszkóp alá helyezte őket. Gyermekei a mikroszkópba pillantva különös, nyolclábú lényeket pillantottak meg, amelyek a mohán mászkáltak. „Kellően le voltak nyűgözve” – mondja a szakértő.
A túlélés mesterei
De Cian ezzel nem fejezete be medveállatkákkal kapcsolatos tevékenységét: munkahelyére, a Francia Nemzeti Természettudományi Múzeum laboratóriumába is vitt belőlük, ahol kollégáival gammasugarakkal bombázták őket. A dózisok több százszor nagyobbak voltak az emberi élet kioltásához szükséges mennyiségnél, a medveállatkák mégis túlélték, mi több, és úgy élték tovább az életüket, mintha mi sem történt volna.
A szakértők már régóta tudják, hogy a medveállatkák furcsán ellenállóak a sugárzással szemben, de De Cian és más kutatók csak most kezdik feltárni túlélésük titkait. Az eredményeikről beszámoló, napokban közzétett tanulmány és egy másik, az év elején publikált tanulmány szerint a medveállatkák a molekuláris javítás mesterei, és rendkívül gyorsan képesek összerakosgatni a DNS-töredékek halmait, amelyeket a sugárzás hátrahagy.
A kutatók évszázadok óta próbálják megfejteni a medveállatkák ellenállóságának rejtélyét. Lazzaro Spallanzani olasz természettudós már 1776-ban leírta, hogy az állatok teljesen ki tudnak száradni, majd egy kis vízzel újra feléleszthetők.
Az ezt követő évszázadokban a szakértők rájöttek, hogy a parányi állatok képesek ellenállni a hatalmas nyomásnak, a mélyfagyasztásnak, sőt, még az űrutazásnak is.
1963-ban egy francia kutatócsoport azt is megállapította, hogy a medveállatkáknak hatalmas röntgensugárzásnak kitéve sem esik bajuk. Újabb vizsgálatok során pedig a kutatók igazolták, hogy egyes fajaik 1400-szor nagyobb sugárdózist képesek elviselni, mint ami egy ember megöléséhez szükséges.
Javítás felsőfokon
A túl erős sugárzás azért halálos, mert széttördeli a DNS-szálakat. Ha a nagy energiájú sugárzás elér egy DNS-molekulát, abban közvetlen kárt okozhat, de a sejtben más molekulákba ütközve is nagy pusztítást végezhet. Ez a megváltozott molekula aztán szintén megtámadhatja a DNS-t.
A szakértők egy ideje azt gyanították, hogy a medveállatkák valamilyen módon meg tudják akadályozni vagy vissza tudják fordítani ezt a károsodást. 2016-ban a Tokiói Egyetem kutatói felfedeztek egy Dsup nevű fehérjét, amely úgy tűnt, hogy megvédi az állatok génjeit az energiasugaraktól és a „tévelygő” molekuláktól.
A szakértők úgy tesztelték hipotézisüket, hogy a Dsupot emberi sejtekbe helyezték, és röntgensugarakkal bombázták ezeket. A Dsuppal bíró sejtek kevésbé károsodtak, mint a medveállatkák fehérjéje nélküli sejtek.
Ez a kutatás indította el De Cian érdeklődését a medveállatkák iránt. Kollégáival együtt tanulmányozni kezdte a saját kertjében gyűjtött állatokat, valamint egy Angliában talált fajt és egy harmadik, az Antarktiszról származó fajt is. Ahogy arról januárban beszámoltak, a gammasugarak összetördelték a medveállatkák DNS-ét, de így sem tudták megölni őket. Courtney Clark-Hachtel, az Asheville-i Egyetem biológusa és kollégái ettől a vizsgálattól függetlenül állapították meg, hogy a medveállatkák génjei töredeznek a sugárzás hatására. Tanulmányuk nemrégiben jelent meg a Current Biology című folyóiratban.
Ezek az eredmények azt sugallják, hogy a Dsup fehérje önmagában nem akadályozza meg a DNS-károsodást, bár lehetséges, hogy a fehérjék részleges védelmet nyújtanak ez ellen. Ezt nehéz biztosan tudni, mert a kutatók még mindig azzal küzdenek, hogyan végezhetnek különböző kísérleteket a medveállatkákkal. Egyelőre például nem képesek Dsup gén nélküli állatokat létrehozni, hogy megnézzék, ezek hogyan bírnák a sugárzást. „Nagyon szeretnénk elvégezni egy ilyen a kísérletet. De amit a medveállatkákkal meg tudunk valósítani, az még mindig elég kezdetleges” – mondja Jean-Paul Concordet, De Cian múzeumi munkatársa.
Gyorsszerviz
Mindkét új tanulmányban fény derült a medveállatkák egy másik trükkjére is: a parányi lények nagyon gyorsan képesek javítani a törött DNS-t. Miután a medveállatkákat sugárzásnak teszik ki, sejtjeik több száz gént használnak arra, hogy új fehérjéket állítsanak elő. E gének közül sok ismerős a biológusok számára, mivel más fajok – köztük mi magunk is – ezeket használják a sérült DNS javítására.
A saját sejtjeink folyamatosan javítják a génjeinket, amire nagy szükség van, mivel egy tipikus emberi sejt DNS-szálai naponta körülbelül 40-szer törnek el – és a sejtjeinknek minden egyes alkalommal meg kell javítaniuk őket.
A medveállatkák elképesztően nagy mennyiségben állítják elő ezeket a sztenderd javítófehérjéket. „Egészen nevetségesnek tűnt” – mondja Clark-Hachtel annak kapcsán, amikor először mérte fel kérdéses aktivitás szintjét. De Cian és kollégái azt is felfedezték, hogy a sugárzás hatására a medveállatkák számos olyan fehérjét állítanak elő, amelyek más állatoknál nem fordulnak elő. Ezek funkciója egyelőre nagyrészt rejtély a kutatók számára.
A szakértők ezek közül egy különösen nagy mennyiségben előforduló fehérjét, a TRD1-et választották ki alaposabb tanulmányozásra. Amikor emberi sejtekbe helyezték, úgy tűnt, hogy segít a sejteknek ellenállóvá tenni a DNS-t a károsodással szemben. Concordet úgy véli, hogy a TRD1 talán megragadhatja a kromoszómákat, és a megfelelő alakban őrizheti meg ezeket, még akkor is, ha a szálak elkezdenek töredezni.
Concordet elmondása szerint a TRD1-hez hasonló fehérjék tanulmányozása nemcsak a medveállatkák ellenállóképességének titkait tárhatja fel, hanem új ötleteket is adhat az orvosi problémák kezeléséhez. A DNS-károsodás többek közt a daganatos betegségek számos fajtájában is szerepet játszik, így bármilyen trükköt is alkalmaznak az állatok, abból mi is remélhetőleg mi is profitálhatunk, mondja.
***
Concordet számára még mindig egészen bizarr, hogy a medveállatkák mennyire szélsőséges körülmények között képesek túlélni. Ami ezért is meglepő konkrétan a sugárzás kapcsán, mert nem arról van szó, hogy atomerőművekben vagy uránnal teli barlangokban kellene tengetniük az életüket.
Óriási rejtély, mondja, hogy miért tettek szert egyáltalán ezek az organizmusok egy ilyen képességre? Milyen előnyük származik vagy származott belőle?
A szakértő azt is lehetségesnek tartja, hogy a medveállatkák ezen szuperképessége pusztán a véletlen műve. A DNS ugyanis a kiszáradás során is töredezhet, így lehetséges, hogy a sugárzásvédelem során az állatok egyszerűen ugyanazokat a mechanizmusokat vetik be, amelyekre az általuk lakott szélsőséges környezetekben időről időre szükségük van. Az apró lények számára ugyanis akár a már említett párizsi kert is extrém kihívást jelenthet: nem tudjuk elképzelni, milyen lehet az élet a mohákon, az ő szintjükön akár már a reggeli harmat elpárolgása is felérhet egy környezeti katasztrófával, mondja Concordet.
