A medveállatkák (Tardigrada) közeli rokonságban állnak az ízeltlábúakkal, de több fontos tulajdonságukat tekintve is eltérnek tőlük. Jelenleg több mint 1000 fajukat ismerjük, ebből Magyarországon nagyjából 100 él. A medveállatkák felépítésére jellemző a testüket fedő kemény kutikulapáncél, valamint az azt kifeszítő hidrosztatikus váz. Ragadozók és növényevők egyaránt előfordulnak közöttük. Először J. A. Goeze jegyezte le őket 1773-ban, és kis vízimedvéknek keresztelte el őket (angolul ma is „water bear”-nek nevezik ezeket az apró lényeket). A tudományos nevük, a Tardigrada, amelyet Spallanzanitól kaptak, lassan lépkedőt jelent.

A medveállatkák arról híresek, hogy elképesztő dolgokat élnek túl, és ilyen szempontból valóban nem okoznak csalódást. 6 órán át kibírják a 100 °C-os levegőt, és 20 hónapig életben maradnak -200 °C-ra lefagyasztva. Az abszolút nulla fokot megközelítő -272 °C-ot is elviselik pár percig. Túlélik ezen kívül a folyékony nitrogénben és a folyékony héliumban történő fürdőzést, sőt a gyors hőmérséklet-változás sem probléma a számukra: elviselik, ha 15 perc alatt -190°C-ról +151°C-ra melegítik őket. Ezek után nem meglepő, hogy a forrásban lévő víz meg se kottyan nekik, de az már talán az, hogy a forrásban lévő alkohol sem. Egyes példányok a 570 000 rad röntgensugárzást is túlélték (az összehasonlítás kedvéért: 500 rad sugárzás már halálos az emberi szervezet számára). De elviselik a földi ultraibolya sugárzás 1000-szeresét, a gamma-sugárzást, valamint a rendkívül erős elektromágneses sugárzást is. A szélsőséges nyomásértékek sem ölik meg őket: a földi légköri nyomás 300-szorosát is elviselik, vákuumban pedig 7 hónapig is életben maradnak. Elképesztő, de a mérgez gázok sem végeznek velük: ellenállnak a metil-bromidnak, a szén-dioxidnak, valamint a hidrogén-szulfidnak is. Az se gond nekik, ha savakban vagy oldószerekben fürdetik őket.

Az Európai Űrhivatal 2007-ben végzett velük kísérletet: két különböző fajba tartozó medveállatkákat lőttek fel egy űrszondán, amelyben 10 napig keringtek a Föld körül 270 km-es magasságban. Amikor visszatértek, a kutatók vízbe helyezték őket, hogy magukhoz térjenek. Az eredmény? Az állatok 68 százaléka túlélte a szabad világűrbe történt kibocsátást bármiféle védőfelszerelés nélkül. Sőt ezek után még szaporodni is tudtak.

A kutatók évtizedeken át csak találgattak a jelenség okáról. A feltételezések szerint a medveállatkák a pusztító hatásoknak egy trehalóz vagy mikóz nevű diszacharid segítségével álltak ellen, ez az amit kiszáradás esetén kibocsájtanak, és ez mintegy megerősíti a testüket szélsőséges körülmények között. Azonban mint azt a Molecular Cell magazinban közölt friss publikáció leírja: trehalózt, amely a túlélés szempontjából valóban több élőlény számára is kiemelt fontosságú vegyület (szerepe van abban, hogy a gombák, növények és gerinctelen állatok akár hosszú ideig is képesek életben maradni víz nélkül), a medveállatkák különböző fajai esetén vagy csak keveset találtak, de az is előfordult, hogy bizonyos fajoknál ez a vegyület egyáltalán nem volt kimutatható.

A kutatók ezzel szemben felfedeztek több, csak a medveállatkákra jellemző fehérjét. A tardigrade-specific intrinsically disordered proteins (TDP) érdekessége a nevükben is látszik: ezek a Tardigradákra jellemző fehérjék a természetüknél fogva rendezetlenek. Mindez azért különös, mert a fehérjék jellemzően éppen az adott alakjuk segítségével tudják bizonyos biológiai funkcióikat betölteni. Ha például egy fehérje kicsapódik (denaturáció), az azt jelenti, hogy a globuláris fehérjének megváltozik a térszerkezete, és emiatt elveszti a biokémiai hatását. A TDP azonban eleve nem bír ilyen térszerkezettel, ezért is rendezetlen.

A kutatók azt vizsgálták, hogy a kiszáradás mely géneket aktiválja az állatban, és ekkor fedezték fel, hogy először azok a gének kapcsolnak be ilyenkor, melyek az említett TDP-ket kódolják. Thomas C. Boothby, a publikáció biológus társzerzője úgy nyilatkozott a hírt eredetileg közlő Wired magazinnak, hogy rendkívül izgalmas kérdés, hogy egy meghatározatlan térszerkezet nélküli fehérje miként képes betölteni a funkcióját a sejtműködésben. A kérdésre még talán nincs pontos válasz, de a TDP-ket kifejező gének jelentőségét már sikerült bizonyítani. Mikor ugyanis ezeket elnyomták az állatokban, azok túlélési esélye is jelentősen csökkent. Ugyanakkor amint ezeket a géneket bejuttatták olyan élőlényekbe, melyekben ilyenek eddig nem fordultak elő (baktérium, élesztő), úgy azok egyből jobban ellenálltak a kiszáradásnak. Adott esetben akár 100-szor jobban, mint korábban. A fehérje ugyanis lényegében beavatkozik abba a folyamatba, amit kiszáradásnak hívunk. A kiszáradás esetén ugyanis a sejtek kikristályosodnak, ami miatt az azokban található fehérjék és DNS is széttöredezik. A TDP azonban beleszól ebbe, mintegy "megszelídíti" magát a kiszáradást. A sejt ennek hatására nem kikristályosodik, hanem "megüvegesedik", lényegében apró üveggolyóvá válik, és így túlélheti a kedvezőtlen körülményeket. Ezután vízbe helyezve az állatka feléled, ami nem történhetne meg, ha a DNS-e és a fehérjéi a kiszáradás miatt visszavonhatatlanul károsodtak volna, mint alapesetben.

A felfedezés jelentős lehet a gyógyszeriparban, mert így például lehetőség nyílik arra, hogy az oltásokat és egyéb, rendkívül érzékeny gyógyszereket akár kiszárítva tárolják és szállítsák, ami mind tárolási, mind pedig logisztikai szempontból olcsóbbá, valamint könnyebben kezelhetővé tenné ezeket az anyagokat.

(Címlapkép/nyitókép: Wikimedia Commons/Schokraie E, Warnken U, Hotz-Wagenblatt A, Grohme MA, Hengherr S)

További cikkek a Rakétán:

Visszatért a halálból hét diák, miután megfagytak a Præstø Fjord jeges vizében Néha előfordul, hogy egy életben nem csak egyszer hal meg az ember. Csodáról szó sincs, ez esetben tudományos magyarázat is alátámasztja a történteket.

Miként változtatja meg a mesterséges intelligencia a gyógyszeripart? A technológiai változások olyan változásokat hoztak a gyógyszeriparban már most, melyek öt éve is elképzelhetetlenek lettek volna. A jövő csak egyre több lehetőséget ígér, amely egy része elválaszthatatlan attól, ahogy a Covid átalakította a világot.

Magyar kutatók ígéretes módszere a nehezen kristályosodó fehérjék atomi szintű szerkezetvizsgálatában Fejlesztésük felhasználásával hosszabb távon olyan terápiás gyógyszerhatóanyagok is készülhetnek, amelyek csökkenthetik bizonyos tumorok áttétének kialakulását.