Wybucha bomba atomowa. Wszyscy umierają, tylko nie one. Poznajcie niesporczaki

Żyją w wilgotnym środowisku od morskich głębi, przez wulkaniczne błota, aż po Himalaje. Mierzą od 0,01 do 1,2 mm, ich ciała są niemal zupełnie przezroczyste i żywią się roślinami lub bakteriami. Odkryto je w drugiej połowie XVIII wieku, a dziś znamy nieco ponad tysiąc gatunków tych stworzeń. Co jest w nich interesującego? Potrafią przetrwać kilka minut w temperaturze 150 stopni Celsjusza i kilka dni w temperaturze -200 stopni Celsjusza. Przeżyją nawet kilkuminutową ekspozycję na temperaturę wynoszącą -272 stopni Celsjusza. Radzą sobie w próżni i w środowisku pod ciśnieniem 1200 razy wyższym niż ciśnienie atmosferyczne.

Tajemnice niesporczaków przyciągają coraz więcej naukowców z wielu krajów, w tym z Polski. Obecnie zespół badaczy z Wydziału Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu prowadzi badania nad tymi mikroskopijnymi zwierzętami. Dr hab. Łukasz Kaczmarek z Zakładu Taksonomii i Ekologii Zwierząt opowiada WP Tech, dlaczego postanowił związać swoją karierę naukową z niesporczakami.

- Jedną najciekawszych "umiejętności" niesporczaków jest ich zdolność do wchodzenia w stan kryptobiozy - mówi dr Kaczmarek. - Niesporczaki syntetyzują w związku z tym specjalne białka, które pozwalają im wytrzymywać skrajne warunki siedliskowe, takie jak: wysokie i niskie, bliskie zera absolutnego temperatury, duże dawki promieniowania, wysokie i niskie ciśnienie oraz duże stężenia szkodliwych substancji chemicznych - wyjaśnia.

Razem z Prof. Hanną Kmitą z Zakładu Bioenergetyki, dr Kaczmarek otrzymał dwa lata temu grant Narodowego Centrum Nauki na badanie mitochondriów, czyli "silników komórkowych" u niesporczaków. Obecnie wydaje się to być kluczowe dla dalszych badań nad zdolnością do tolerowania ekstremalnych warunków siedliskowych.

Na niesporczakach można wykonywać różne eksperymenty.

- A wyniki tych eksperymentów, przynajmniej częściowo, mogą być "przenoszone" na organizmy wyższe, w tym ludzi - uważa dr Kaczmarek.

- Przykładowo, japońscy uczeni wprowadzili gen Dsup (damage supressor) do komórek ludzkich, hodowanych in vitro, i zsyntetyzowali na jego podstawie specjalne ochronne białko. W efekcie ich odporność na promieniowanie rentgenowskie wzrosła o ok. 40 proc. Choć niesporczaki są ewolucyjnie odległe od ludzi, to widać, że mechanizmy zapewniające odporność tym drobnym bezkręgowcom mogą być również wykorzystane w komórkach ludzkich – opisuje.

Mikroskopijni kosmiczni kowboje

Z uwagi na odporność niesporczaków nie powinno też dziwić to, że zostały one wysłane w kosmos, a konkretnie na niską orbitę okołoziemską. Zwierzęta zazwyczaj pełnią pionierską rolę w eksploracji tego, co poza naszą planetą. Niesporczaki mają tę zaletę, że z powodu niewielkich rozmiarów bardzo łatwo je w kosmos wysłać. Ich hodowla jest prosta, cykl życiowy krótki, a do tego stosunkowo łatwo dają się obserwować i badać. Dlatego wydają się być bardzo dobrymi organizmami modelowymi do takich badań. Zwłaszcza w kontekście procesu tzw. anhydrobiozy, czyli zdolności organizmów żywych do przetrwania w stanie całkowitego odwodnienia.

Niesporczaki w trakcie anhydrobiozy tracą ok. 90 proc. wody. Cząsteczki w ich komórkach oraz same komórki czy narządy wewnętrzne są tak mocno "upychane" w ciele, że zasadniczo utrudnia to przebieg reakcji chemicznych czy procesów fizycznych.

- Nasz zespół testuje obecnie hipotezę "Śpiącej królewny”. Zakłada ona, że niesporczaki w stanie anhydrobiozy nie starzeją się, ponieważ ich metabolizm bardzo spowalnia lub jest wyłączany. Nie wiadomo, jakie dokładnie mechanizmy za to odpowiadają, i dlatego jest to warte zbadania. To kolejna przyczyna, która sprawia, że niesporczaki są tak interesującym obiektem badań z potencjałem dla badań medycznych i biotechnologicznych – wyjaśnia ekspert.

Przykładowo, robi to już armia amerykańska. A konkretnie Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA (Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności). Finansuje ona obecnie badania na niesporczakach, dzięki którym będzie można ratować życie rannych żołnierzy poprzez spowolnienie ich metabolizmu.

- Nasze badania nad anhydrobiozą, w kontekście funkcjonowania mitochondriów u niesporczaków można nazwać pionierskimi – podkreśla dr Kaczmarek. - Wymagają one również dużej interdyscyplinarności i zróżnicowanych kompetencji członków zespołu badawczego. Potrzebne są tu metody stosowane w badaniach biologicznych, chemicznych, biochemicznych czy fizycznych – wyjaśnia.

- Warto zaznaczyć, że niesporczaki z punktu widzenia taksonomii to oddzielny typ świata zwierząt – wyróżniamy w nim blisko 1300 gatunków, a szacuje się, że jest ich łącznie ok. 10 tysięcy. Ze względu na ich niezwykłe zdolności uważam, że warto badać niesporczaki żyjące na Ziemi – mówi ekspert. - Choćby po to, by poznać ich różnorodność. Jest to tym bardziej istotne teraz, gdy coraz więcej gatunków wymiera znacznie szybciej niż jest odkrywanych. Można powiedzieć, że stajemy się świadkami wielkiego wymierania, i dlatego trzeba poznawać co się da, zanim zginie bezpowrotnie – konkluduje z pewną dozą smutku.