Anne De Cian, çocuklarını hayvanlar aleminin gizli harikalarıyla tanıştırmak için birkaç yıl önce Paris'teki bahçesine girdi. Dr. Moleküler biyolog De Cian, yosun parçalarını topladı ve ardından eve geri gelerek bunları suya batırıp mikroskop altına koydu. Çocukları mercekten yosunların üzerine tırmanan sekiz bacaklı tuhaf yaratıklara baktılar.
“Etkilendiler” dedi Dr. De Cian.
Ancak tardigrad adı verilen minik hayvanlarla işi bitmedi. Bunları Fransa Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'ndeki laboratuvarına getirdi ve burada kendisi ve meslektaşları onları gama ışınlarıyla bombaladı. Patlamalar bir insanı öldürmek için gereken radyasyonun yüzlerce katıydı. Ancak tardigratlar hayatta kaldı ve sanki hiçbir şey olmamış gibi yaşamaya devam ettiler.
Bilim adamları uzun zamandır tardigradların radyasyona karşı son derece dirençli olduğunu biliyorlardı, ancak ancak şimdi Dr. De Cian ve diğer araştırmacılar hayatta kalmalarının sırlarını açığa çıkarıyor. Cuma günü yayınlanan bir çalışmaya ve bu yılın başındaki bir başka çalışmaya göre Tardigradlar, moleküler onarımda usta olduklarını, kırık DNA yığınlarını hızlı bir şekilde yeniden birleştirebildiklerini kanıtlıyor.
Bilim insanları yüzyıllardır tardigrad savunmasını kırmaya çalışıyorlar. 1776 yılında İtalyan doğa bilimci Lazzaro Spallanzani, hayvanların nasıl tamamen kuruyabildiğini ve ardından bir su sıçramasıyla nasıl hayata döndürülebildiğini anlattı. Takip eden yıllarda bilim insanları tardigratların ezici basınca, derin donmaya ve hatta uzay yolculuğuna bile dayanabileceğini keşfettiler.
1963'te Fransız araştırmacılardan oluşan bir ekip, tardigradların büyük X ışınlarına dayanabildiğini buldu. Son araştırmalarda araştırmacılar, bazı tardigrad türlerinin bir insanı öldürmek için gerekenden 1.400 kat daha yüksek radyasyon dozuna dayanabildiğini buldu.
Radyasyon ölümcüldür çünkü DNA iplikçiklerini yok eder. Bir DNA molekülüne çarpan yüksek enerjili bir ışın doğrudan hasara neden olabilir; Ayrıca hücre içindeki başka bir molekülle çarpışması halinde yıkıcı sonuçlar doğurabilir. Bu değiştirilmiş molekül daha sonra DNA'ya saldırabilir.
Bilim adamları tardigratların bu hasarı önleyebileceğinden veya tersine çevirebileceğinden şüpheleniyorlardı. 2016 yılında Tokyo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, tardigrad genleri enerji ışınlarından ve hatalı moleküllerden koruyan Dsup adlı bir protein keşfettiler. Araştırmacılar, Dsup'ı insan hücrelerine sokarak ve onları X ışınlarıyla bombardıman ederek hipotezlerini test ettiler. Dsup hücreleri tardigrad proteini olmayan hücrelere göre daha az hasar gördü.
Bu araştırma Dr. De Cian'ın tardigradlara olan ilgisi. O ve meslektaşları, Paris'teki bahçesinden topladığı hayvanların yanı sıra İngiltere'de bulunan bir türü ve Antarktika'dan üçüncü bir türü inceledi. Ocak ayında bildirdikleri gibi, gama ışınları tardigratların DNA'sını yok etti ancak onları öldürmedi.
Asheville'deki Kuzey Carolina Üniversitesi'nden biyolog Courtney Clark-Hachtel ve meslektaşları bağımsız olarak tardigradların kusurlu genlere sahip olduğunu buldu. Çalışmaları Cuma günü Current Biology dergisinde yayınlandı.
Bu sonuçlar, Dsup'un tek başına DNA hasarını önlemediğini, ancak proteinlerin kısmi koruma sağlamasının mümkün olduğunu göstermektedir. Kesin olarak bilmek zor çünkü bilim adamları hala tardigratlar üzerinde deneylerin nasıl yapılacağını bulmaya çalışıyorlar. Örneğin, Dsup geni olmadan hayvanları radyasyonla nasıl başa çıkacaklarını görmek için manipüle edemezsiniz.
Jean-Paul Concordet, “Bu deneyi gerçekleştirmek istiyoruz” dedi. De Cian'ın müzedeki personeli. “Fakat tardigradlarla yapabileceklerimiz hâlâ oldukça başlangıç seviyesinde.”
Her iki yeni çalışma da tardigradların başka bir numarasını ortaya çıkardı: Arızalı DNA'larını hızla onarıyorlar.
Tardigradlar radyasyona maruz kaldıktan sonra hücreleri yeni bir protein grubu oluşturmak için yüzlerce gen kullanır. Bu genlerin birçoğu biyologlar tarafından biliniyor çünkü biz dahil diğer türler bunları hasarlı DNA'yı onarmak için kullanıyor.
Kendi hücrelerimiz sürekli olarak genleri onarıyor. Tipik bir insan hücresindeki DNA iplikçikleri günde yaklaşık 40 kez kırılır ve her seferinde hücrelerimizin bunları onarması gerekir.
Tardigradlar bu standart onarım proteinlerini şaşırtıcı derecede büyük miktarlarda üretirler. “'Bu çok saçma' diye düşündüm” diye anımsıyor Dr. Clark-Hachtel değerleri ilk ölçtüğünde.
Dr. De Cian ve meslektaşları ayrıca radyasyonun tardigradların diğer hayvanlarda bulunmayan bir dizi protein üretmesine neden olduğunu keşfettiler. İşlevleri şimdilik büyük ölçüde bir sır olarak kalıyor.
Bilim insanları incelemek için özellikle yaygın bir proteini seçtiler: TRD1. İnsan hücrelerine uygulandığında, hücrelerin DNA'larına gelebilecek hasara karşı direnç göstermesine yardımcı olduğu ortaya çıktı. Dr. Concordet, TRD1'in kromozomlara tutunabileceğini ve iplikçikler yıpranmaya başladığında bile onları uygun şekillerinde tutabileceğini öne sürdü.
Dr., TRD1 gibi proteinlerin incelenmesinin yalnızca tardigradların güçlerini ortaya çıkarmayacağını söyledi. Concordet, ancak aynı zamanda tıbbi bozuklukların tedavisi için yeni fikirlere de yol açabilir. Örneğin DNA hasarı birçok kanser türünde rol oynuyor. “Kullandıkları herhangi bir numara bize fayda sağlayabilir” dedi Dr. Konkordet.
Dr. Concordet, tardigradların radyasyona bu kadar iyi dayanmasını hâlâ tuhaf buluyor. Sonuçta nükleer santrallerde veya uranyum kaplı mağaralarda hayatta kalmak zorunda değiller.
“En büyük gizemlerden biri de bu: Bu organizmalar neden radyasyona dirençli?” dedi.
Dr. Concordet, bu tardigrad süper gücünün sadece olağanüstü bir tesadüf olabileceğini söyledi. Dehidrasyon aynı zamanda DNA'yı da yok ederek tardigradların koruyucu kalkanlarını kullanmalarına ve kurumaya karşı dirençli proteinleri onarmalarına olanak tanır.
Paris bahçesi bize yaşanacak basit bir yer gibi görünse de Dr. Concordet'e göre tardigrad için pek çok zorluk teşkil edebilir. Her sabah çiğin kaybolması bile bir felaket olabilir.
“Orada, yosunların arasında hayatın nasıl olduğunu bilmiyoruz” dedi.
“Etkilendiler” dedi Dr. De Cian.
Ancak tardigrad adı verilen minik hayvanlarla işi bitmedi. Bunları Fransa Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'ndeki laboratuvarına getirdi ve burada kendisi ve meslektaşları onları gama ışınlarıyla bombaladı. Patlamalar bir insanı öldürmek için gereken radyasyonun yüzlerce katıydı. Ancak tardigratlar hayatta kaldı ve sanki hiçbir şey olmamış gibi yaşamaya devam ettiler.
Bilim adamları uzun zamandır tardigradların radyasyona karşı son derece dirençli olduğunu biliyorlardı, ancak ancak şimdi Dr. De Cian ve diğer araştırmacılar hayatta kalmalarının sırlarını açığa çıkarıyor. Cuma günü yayınlanan bir çalışmaya ve bu yılın başındaki bir başka çalışmaya göre Tardigradlar, moleküler onarımda usta olduklarını, kırık DNA yığınlarını hızlı bir şekilde yeniden birleştirebildiklerini kanıtlıyor.
Bilim insanları yüzyıllardır tardigrad savunmasını kırmaya çalışıyorlar. 1776 yılında İtalyan doğa bilimci Lazzaro Spallanzani, hayvanların nasıl tamamen kuruyabildiğini ve ardından bir su sıçramasıyla nasıl hayata döndürülebildiğini anlattı. Takip eden yıllarda bilim insanları tardigratların ezici basınca, derin donmaya ve hatta uzay yolculuğuna bile dayanabileceğini keşfettiler.
1963'te Fransız araştırmacılardan oluşan bir ekip, tardigradların büyük X ışınlarına dayanabildiğini buldu. Son araştırmalarda araştırmacılar, bazı tardigrad türlerinin bir insanı öldürmek için gerekenden 1.400 kat daha yüksek radyasyon dozuna dayanabildiğini buldu.
Radyasyon ölümcüldür çünkü DNA iplikçiklerini yok eder. Bir DNA molekülüne çarpan yüksek enerjili bir ışın doğrudan hasara neden olabilir; Ayrıca hücre içindeki başka bir molekülle çarpışması halinde yıkıcı sonuçlar doğurabilir. Bu değiştirilmiş molekül daha sonra DNA'ya saldırabilir.
Bilim adamları tardigratların bu hasarı önleyebileceğinden veya tersine çevirebileceğinden şüpheleniyorlardı. 2016 yılında Tokyo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, tardigrad genleri enerji ışınlarından ve hatalı moleküllerden koruyan Dsup adlı bir protein keşfettiler. Araştırmacılar, Dsup'ı insan hücrelerine sokarak ve onları X ışınlarıyla bombardıman ederek hipotezlerini test ettiler. Dsup hücreleri tardigrad proteini olmayan hücrelere göre daha az hasar gördü.
Bu araştırma Dr. De Cian'ın tardigradlara olan ilgisi. O ve meslektaşları, Paris'teki bahçesinden topladığı hayvanların yanı sıra İngiltere'de bulunan bir türü ve Antarktika'dan üçüncü bir türü inceledi. Ocak ayında bildirdikleri gibi, gama ışınları tardigratların DNA'sını yok etti ancak onları öldürmedi.
Asheville'deki Kuzey Carolina Üniversitesi'nden biyolog Courtney Clark-Hachtel ve meslektaşları bağımsız olarak tardigradların kusurlu genlere sahip olduğunu buldu. Çalışmaları Cuma günü Current Biology dergisinde yayınlandı.
Bu sonuçlar, Dsup'un tek başına DNA hasarını önlemediğini, ancak proteinlerin kısmi koruma sağlamasının mümkün olduğunu göstermektedir. Kesin olarak bilmek zor çünkü bilim adamları hala tardigratlar üzerinde deneylerin nasıl yapılacağını bulmaya çalışıyorlar. Örneğin, Dsup geni olmadan hayvanları radyasyonla nasıl başa çıkacaklarını görmek için manipüle edemezsiniz.
Jean-Paul Concordet, “Bu deneyi gerçekleştirmek istiyoruz” dedi. De Cian'ın müzedeki personeli. “Fakat tardigradlarla yapabileceklerimiz hâlâ oldukça başlangıç seviyesinde.”
Her iki yeni çalışma da tardigradların başka bir numarasını ortaya çıkardı: Arızalı DNA'larını hızla onarıyorlar.
Tardigradlar radyasyona maruz kaldıktan sonra hücreleri yeni bir protein grubu oluşturmak için yüzlerce gen kullanır. Bu genlerin birçoğu biyologlar tarafından biliniyor çünkü biz dahil diğer türler bunları hasarlı DNA'yı onarmak için kullanıyor.
Kendi hücrelerimiz sürekli olarak genleri onarıyor. Tipik bir insan hücresindeki DNA iplikçikleri günde yaklaşık 40 kez kırılır ve her seferinde hücrelerimizin bunları onarması gerekir.
Tardigradlar bu standart onarım proteinlerini şaşırtıcı derecede büyük miktarlarda üretirler. “'Bu çok saçma' diye düşündüm” diye anımsıyor Dr. Clark-Hachtel değerleri ilk ölçtüğünde.
Dr. De Cian ve meslektaşları ayrıca radyasyonun tardigradların diğer hayvanlarda bulunmayan bir dizi protein üretmesine neden olduğunu keşfettiler. İşlevleri şimdilik büyük ölçüde bir sır olarak kalıyor.
Bilim insanları incelemek için özellikle yaygın bir proteini seçtiler: TRD1. İnsan hücrelerine uygulandığında, hücrelerin DNA'larına gelebilecek hasara karşı direnç göstermesine yardımcı olduğu ortaya çıktı. Dr. Concordet, TRD1'in kromozomlara tutunabileceğini ve iplikçikler yıpranmaya başladığında bile onları uygun şekillerinde tutabileceğini öne sürdü.
Dr., TRD1 gibi proteinlerin incelenmesinin yalnızca tardigradların güçlerini ortaya çıkarmayacağını söyledi. Concordet, ancak aynı zamanda tıbbi bozuklukların tedavisi için yeni fikirlere de yol açabilir. Örneğin DNA hasarı birçok kanser türünde rol oynuyor. “Kullandıkları herhangi bir numara bize fayda sağlayabilir” dedi Dr. Konkordet.
Dr. Concordet, tardigradların radyasyona bu kadar iyi dayanmasını hâlâ tuhaf buluyor. Sonuçta nükleer santrallerde veya uranyum kaplı mağaralarda hayatta kalmak zorunda değiller.
“En büyük gizemlerden biri de bu: Bu organizmalar neden radyasyona dirençli?” dedi.
Dr. Concordet, bu tardigrad süper gücünün sadece olağanüstü bir tesadüf olabileceğini söyledi. Dehidrasyon aynı zamanda DNA'yı da yok ederek tardigradların koruyucu kalkanlarını kullanmalarına ve kurumaya karşı dirençli proteinleri onarmalarına olanak tanır.
Paris bahçesi bize yaşanacak basit bir yer gibi görünse de Dr. Concordet'e göre tardigrad için pek çok zorluk teşkil edebilir. Her sabah çiğin kaybolması bile bir felaket olabilir.
“Orada, yosunların arasında hayatın nasıl olduğunu bilmiyoruz” dedi.