Cosa rende questi piccoli “orsi d’acqua” così resistenti? Riparano rapidamente il DNA rotto.

Per far conoscere ai suoi figli le meraviglie nascoste del regno animale, qualche anno fa Anne de Sien si è avventurata nel suo giardino a Parigi. Il dottor De Cian, biologo molecolare, raccolse pezzi di alghe, poi rientrò, li immerse nell'acqua e li pose al microscopio. I suoi figli guardavano attraverso l'obiettivo strane creature a otto zampe che si arrampicavano sul muschio.

“Sono rimasti colpiti”, ha detto il dottor De Cian.

Ma non ha finito di occuparsi dei piccoli mostri, conosciuti come tardigradi. Li ha portati nel suo laboratorio presso il Museo nazionale francese di storia naturale, dove lei e i suoi colleghi li hanno colpiti con raggi gamma. Le esplosioni furono centinaia di volte superiori alla radiazione necessaria per uccidere un essere umano. Tuttavia, i tardigradi sopravvissero e continuarono la loro vita come se nulla fosse accaduto.

Gli scienziati sanno da tempo che i tardigradi sono stranamente resistenti alle radiazioni, ma solo ora il dottor De Cien e altri ricercatori hanno scoperto i segreti della loro sopravvivenza. Secondo uno studio pubblicato venerdì e un altro all'inizio di quest'anno, il tardigrado sembra essere abile nella riparazione molecolare, in grado di rimontare rapidamente pile di DNA rotto.

Da secoli gli scienziati cercano di penetrare le difese dei tardigradi. Nel 1776 Lazzaro Spallanzani, naturalista italiano, descrisse come gli animali potessero seccarsi completamente e poi essere rianimati con uno spruzzo d'acqua. Nei decenni successivi, gli scienziati scoprirono che i tardigradi potevano resistere a pressioni schiaccianti, gelate profonde e persino al volo nello spazio.

Nel 1963, un gruppo di ricercatori francesi scoprì che i tardigradi potevano resistere a massicce esplosioni di raggi X. In studi recenti, i ricercatori hanno scoperto che alcune specie di tardigradi possono sopportare una dose di radiazioni 1.400 volte superiore a quella necessaria per uccidere una persona.

Le radiazioni sono mortali perché spezzano le catene del DNA. I raggi ad alta energia che colpiscono una molecola di DNA possono causare danni diretti; Può anche causare caos scontrandosi con un'altra molecola all'interno della cellula. Questa molecola alterata può attaccare il DNA.

Gli scienziati sospettano che i tardigradi potrebbero prevenire o invertire questo danno. Nel 2016, i ricercatori dell’Università di Tokyo lo hanno scoperto Ha scoperto una proteina chiamata Dsup, che sembra proteggere i geni del tardigrado dai raggi energetici e dalle molecole vaganti. I ricercatori hanno testato la loro ipotesi inserendo Dsup nelle cellule umane e bombardandole con raggi X. Le cellule Dsup erano meno danneggiate rispetto alle cellule senza la proteina tardigrada.

Questa ricerca ha suscitato l'interesse del dottor De Cian per i tardigradi. Lei e i suoi colleghi hanno studiato gli animali che ha raccolto nel suo giardino a Parigi, insieme ad una specie trovata in Inghilterra e ad un terzo dall'Antartide. Come hanno riferito A gennaio, i raggi gamma hanno distrutto il DNA dei tardigradi, ma non sono riusciti a ucciderli.

Courtney Clark Hachtel, biologa dell'Università della Carolina del Nord Asheville, e i suoi colleghi hanno scoperto in modo indipendente che i tardigradi Mi sono ritrovato con i geni rotti. Il loro studio è stato pubblicato venerdì sulla rivista Current Biology.

Questi risultati suggeriscono che Dsup da solo non previene il danno al DNA, sebbene sia possibile che le proteine ​​forniscano una protezione parziale. È difficile saperlo con certezza perché gli scienziati stanno ancora cercando di capire come condurre esperimenti sui tardigradi. Non possono progettare animali senza il gene Dsup, ad esempio, per vedere come reagiscono alle radiazioni.

“Ci piacerebbe fare questo esperimento”, ha detto Jean-Paul Concordet, assistente del dottor de Cien al museo. “Ma ciò che possiamo fare con i tardigradi è ancora piuttosto primitivo”.

I due nuovi studi rivelano un altro trucco per i tardigradi: riparano rapidamente il DNA rotto.

Dopo che i tardigradi sono stati esposti alle radiazioni, le loro cellule utilizzano centinaia di geni per produrre un nuovo lotto di proteine. Molti di questi geni sono familiari ai biologi, perché altre specie, noi compresi, li usano per riparare il DNA danneggiato.

Le nostre cellule riparano costantemente i geni. I filamenti di DNA in una tipica cellula umana si rompono circa 40 volte al giorno e ogni volta le nostre cellule devono ripararli.

I tardigradi producono queste proteine ​​di riparazione standard in quantità sorprendenti. “Ho pensato che fosse ridicolo”, ha ricordato la dottoressa Clark Hachtel quando ha misurato per la prima volta i suoi livelli.

La dottoressa De Cian e i suoi colleghi hanno anche scoperto che le radiazioni fanno sì che i tardigradi producano un numero di proteine ​​non presenti in altri animali. Per ora, le loro funzioni rimangono per lo più un mistero.

Gli scienziati hanno scelto una proteina particolarmente abbondante da studiare, chiamata TRD1. Quando introdotto nelle cellule umane, sembrava aiutare le cellule a resistere ai danni al loro DNA. Il dottor Concordet ha ipotizzato che TRD1 potrebbe aggrapparsi ai cromosomi e mantenerli nella loro forma corretta, anche quando i loro filamenti iniziano a sfilacciarsi.

Lo studio di proteine ​​come TRD1 non solo rivelerà il potere dei tardigradi, ma potrebbe anche portare a nuove idee su come trattare i disturbi medici, ha affermato il dottor Concordet. Il danno al DNA, ad esempio, gioca un ruolo in molti tipi di cancro. “Potremmo trarre beneficio da qualsiasi trucco che usano”, ha detto il dottor Concordet.

Il dottor Concordet trova ancora strano che i tardigradi siano così bravi a sopravvivere alle radiazioni. Dopotutto, non devono sopravvivere nelle centrali nucleari o nelle caverne ricoperte di uranio.

“Questo è uno dei grandi misteri: perché questi organismi sono resistenti alle radiazioni?” Egli ha detto.

Il dottor Concordet ha detto che il superpotere di questo tardigrado potrebbe essere solo una coincidenza insolita. La disidratazione può anche scomporre il DNA, quindi i tardigradi possono usare la loro armatura e riparare le proteine ​​per combattere la disidratazione.

Anche se un parco parigino potrebbe sembrare un posto facile in cui vivere, il dottor Concordet ha affermato che potrebbe rappresentare molte sfide per i tardigradi. Anche la scomparsa della rugiada ogni mattina potrebbe essere un disastro.

“Non sappiamo come sia la vita là fuori nel muschio”, ha detto.