Тихоходи (тардигради) — це мікротварини, які можуть виживати в найсуворіших умовах: екстремальний тиск, екстремальна температура, радіація, зневоднення, голодування, та навіть при перебуванні у вакуумі космічного простору. Журнал PLoS Biology опублікував статтю, згідно з якою вчені Токійського університету визначили механізм, що пояснює, як тихоходи можуть пережити екстремальне зневоднення, зокрема вони знайшли білок, який утворює захисну гелеподібну мережу для захисту висохлих клітин, повідомляє Ars Technica.

Ці істоти були вперше описані німецьким зоологом Йоганном Геце в 1773 році, а чотири роки потому італійський біолог Ладзаро Спалланцані назвав їх tardigrada, тобто «повільно крокуючими» або «повільними ходунками». Це пов’язано з тим, як тихоходи пересуваються. Оскільки вони можуть вижити майже скрізь, їх можна знайти в багатьох місцях: у глибоководних жолобах, солоних і прісноводних відкладах, тропічних дощових лісах, Антарктиці, грязьових вулканах, піщаних дюнах, пляжах, а також у лишайниках і моху. Інша їх назва «мохові поросята».

Втім, коли їхнє вологе середовище існування висихає, тихоходи переходять у стан, відомий як «бочка» — свого роду призупинений рух, у якому тварини можуть залишатися протягом 10 років. Коли вода знову починає з’являтися, водяні ведмеді поглинають її, здійснюють регідратацію та повертаються до життя. Технічно вони не належать до класу екстремофілів, оскільки не стільки процвітають в екстремальних умовах, скільки витримують. Вони скорше належать до класу екстремотолерантних організмів, але їхня витривалість робить тихоходів улюбленим предметом дослідження вчених.

У 2019 році ізраїльський космічний корабель з крихітними істотами в стані «бочки» здійснив аварійну посадку на Місяць, що призвело до припущень, що тардигради могли пережити удар. Проте малоймовірно, що тихоходи вижили, згідно з дослідженням, опублікованим минулого року британськими вченими. Вони переводили кількох тихоходів у стан «бочки» і поміщали по два-чотири одночасно в порожнисту нейлонову кулю. Згодом вчені стріляли з тихоходів по піщаній мішені на зростаючих швидкостях за допомогою двоступеневої легкої газової гармати. У результаті виявилося, що водяні ведмеді можуть витримати зіткнення зі швидкістю приблизно до 3000 кілометрів на годину і миттєвий ударний тиск до 1,14 гігапаскаля.

Можливо, посадковий модуль розбився зі швидкістю кілька сотень метрів на секунду, але поштовх його металевого каркаса, який зіткнувся з поверхнею, створив би тиск «значно вище» 1,14 ГПа, повідомили дослідники Science.

Нове дослідження вчених Токійського університету пояснює таку стійкість тихоходів утримуванням води в білках. «Наші дані свідчать про новий механізм стійкості до висихання, заснований на утворенні ниток/гелю», — пишуть автори нового дослідження.

«Хоча вода є важливою для всього життя, яке ми знаємо, деякі тихохідні можуть жити без неї десятиліттями. Хитрість полягає в тому, як їхні клітини справляються зі стресом під час процесу зневоднення», — сказав Такеказу Кунієда з Токійського університету. «Вважається, що коли вода залишає клітину, якийсь білок повинен допомогти їй підтримувати фізичну силу, щоб уникнути колапсу. Після тестування кількох різних видів ми виявили, що теплорозчинні білки цитоплазми (CAHS), унікальні для тихоходок, відповідають за захист їхніх клітин від зневоднення».

У цьому сценарії білки CAHS починають діяти, коли вони відчувають, що їх інкапсулююча клітина зневоднилася, утворюючи гелеподібні нитки, коли вони висихають. Ці нитки, своєю чергою, утворюють мережі, що зберігають структурну форму клітини без води. Коли тихохід здійснює регідрацію, нитки поступово відступають, гарантуючи, що клітина не зазнає стресу та не пошкоджується під час відновлення води.

Кунієда та його колеги також вбудували гени білка в культивовані клітини комах та людини. Спочатку це було складним завданням, оскільки клітини потрібно було пофарбувати, щоб їх було видно під мікроскопом. Більшість методів фарбування передбачають використання розчинів на водній основі, а концентрація води була ключовою змінною, яку необхідно було контролювати в цьому дослідженні. Вчені розв’язали цю проблему, включивши барвник у розчин на основі метанолу. Результат: Білки CAHS демонстрували однакову поведінку в клітинах комах і навіть показали обмежену функціональність в клітинах людини, що свідчить про те, що ця особливість може не обмежуватися лише клітинами тихоходів.

Серед інших потенційних застосувань, таке відкриття одного дня може призвести до нових методів збереження біологічних матеріалів протягом тривалого періоду, що корисно для продовження терміну придатності певних ліків або вакцин або навіть цілих органів, які очікують на трансплантацію.