Coace-le, îngheață-le, folosește-le pe post de gloanțe și trage-le dintr-o armă sau trimite-le în spațiu: tardigradele aproape indestructibile, scrie BBC. Unii experți cred chiar că aceste creaturi microscopice cu opt picioare ar putea supraviețui tuturor celorlalte specii de pe Pământ – inclusiv oamenilor – și ar rezista până la stingerea Soarelui.

Dacă ai ieși în spațiu fără protecție, ai muri. Totuși, un animal minuscul, de cel mult 1 milimetru lungime – cam cât un vârf de ac – a supraviețuit la astfel de condiții și nu numai.

La microscop, tardigradele, cunoscute și sub denumirea de „urși de apă”, par niște creaturi înfricoșătoare. Fețele lor buhăite și deformate, ghearele ascuțite și dinții ca niște pumnale le fac să arate mai degrabă ca niște monștri din „Doctor Who” decât ca animale reale.

Acum, oamenii de știință încearcă să valorifice aceste superputeri pentru a le folosi în beneficiul nostru – de la protejarea pacienților bolnavi de cancer împotriva radiațiilor din timpul radioterapiei, până la conservarea alimentelor și medicamentelor în misiuni spațiale de lungă durată.

Până acum, au fost identificate aproximativ 1.500 de specii de tardigrade. Înrudite cu artropodele – care includ insectele și crustaceele – cercetătorii nu au stabilit încă locul lor exact în arborele filogenetic al regnului animal.

Tardigradele preferă mediile umede, cu mușchi, licheni și frunze. Le poți găsi chiar și în grădina ta.

Totuși, sunt celebre pentru abilitatea lor de a supraviețui în locuri extrem de ostile: au fost descoperite pe vârfurile din Himalaya, pe fundul oceanelor, în Antarctica și chiar în izvoarele fierbinți, extrem de acide din Japonia, deși această descoperire nu a fost confirmată ulterior.

În 2007, au devenit primele animale cunoscute care au supraviețuit în spațiu. Când satelitul pe care se aflau s-a întors pe Pământ, oamenii de știință au constatat că multe – dar nu toate – au supraviețuit. Unele femele chiar depuseseră ouă, din care au eclozat pui sănătoși.

Tardigradele au fost și la bordul unei misiuni israeliene din 2019, numită Beresheet, care încerca să aselenizeze. Deși sonda s-a prăbușit, rămâne neclar dacă pasagerii microscopici au supraviețuit.

Oamenii de știință, dornici să testeze limitele de rezistență ale targridelor, le-au supus la tot felul de experimente.

Astfel, a fost dovedit că pot suporta radiații de până la 1.000 de ori mai mari decât doza letală pentru om. Suportă temperaturi de până la 150°C și pot fi înghețate până la doar 0,01°C deasupra zeroului absolut.

În 2021, cercetătorii le-au introdus în gloanțe și le-au tras la viteze de până la 900 m/s (3.000 km/h) – mai rapid decât un glonț tras cu un pistol obișnuit – și unele au supraviețuit.

Așadar, cum reușesc aceste creaturi aparent nesemnificative să supraviețuiască în condiții atât de extreme și de ce au evoluat cu asemenea superputeri? Se pare că tardigradele au la dispoziție o serie întreagă de trucuri.

Tardigradele au evoluat astfel încât să facă față procesului de desicare (eliminarea completă a apei dintr-un corp, practic uscarea completă - n.r.).

Pentru majoritatea animalelor, viața fără apă este complet imposibilă. Pe măsură ce celulele se usucă, membranele care le țin împreună se contractă și își pierd volumul.

„Toate lucrurile care se află de obicei în interiorul celulei sunt strivite unele în altele”, spune Thomas Boothby, profesor asistent care studiază biochimia și mecanismele organismelor extremotolerante la Universitatea din Carolina de Nord, Chapel Hill, SUA.

„Apoi proteinele încep să se aglomereze și să se lipească unele de altele. Devine nefuncționale; nu mai lucrează”, mai explică el.

Cumva, tardigradele pot evita toate acestea. Dar cum? Unul dintre indiciile acestei enigme a apărut în 1922, după ce un om de știință german a descoperit că, atunci când un tardigrad se usucă, își retrage capul și cele opt picioare, intrând într-o stare profundă de criptobioză (stare de animație suspendată - n.r.), care seamănă foarte mult cu moartea.

„Practic își împachetează organele, concentrându-le într-un spațiu extrem de mic și restrâns”, spune Nadja Møbjerg, profesoară asociată de biologie celulară și fiziologie la Universitatea din Copenhaga.

În această stare de criptobioză cunoscută sub numele de „tun”, metabolismul tardigradei încetinește până la 0,01% din nivelul său normal. Poate rămâne astfel, zbârcită și inertă, timp de decenii, reanimându-se doar atunci când intră din nou în contact cu apa.

De exemplu, în 1948, zoologul italian Tina Franceschi a luat tardigrade care zăcuseră într-un muzeu mai bine de 120 de ani și a adăugat apă, după care unul dintre picioarele din față ale creaturii a început să se miște. Deși animalul nu și-a revenit complet, în 1995 tardigrade deshidratate au fost readuse la viață după opt ani.

Starea de „tun” ajută la păstrarea structurii tridimensionale (3D) a animalului. Totuși, acest lucru, de unul singur, nu este suficient pentru a explica abilitățile extreme de supraviețuire ale tardigradelor. Ca de obicei, povestea e mai complexă.

În 2017, Boothby și colegii săi au monitorizat activitatea genetică a tardigradelor în timp ce acestea se uscau și intrau în starea de „tun”, când au observat o creștere bruscă a expresiei unor gene care codificau proteine misterioase, denumite ulterior „proteine dezordonate intrinsec specifice tardigradelor” (TDP – tardigrade-specific intrinsically disordered proteins). Atunci când echipa a blocat activitatea acestor gene, tardigradele nu au mai putut supraviețui desicării.

În schimb, când au introdus aceste gene în drojdii și bacterii, abilitatea acestor organisme de a supraviețui uscării a crescut de 100 de ori.

În 2022, Takekazu Kunieda, profesor de biologie la Universitatea din Tokyo, împreună cu colegii săi, au studiat mai atent mecanismul prin care tardigradele reușesc să supraviețuiască pierderii complete a apei din corp. Ei au descoperit că responsabilă este o clasă de TDP-uri cunoscute sub numele de proteine solubile la căldură abundente în citoplasmă (CAHS).

Atunci când sunt înconjurate de apă, aceste proteine au o consistență asemănătoare gelatinei și nu se pliază în structuri 3D, așa cum fac proteinele obișnuite. Dar când se usucă, ele se transformă într-un gel semisolid care protejează și stabilizează conținutul celulei, menținându-l la locul său.

„Când tardigradele încep să se usuce, produc aceste proteine la niveluri foarte, foarte ridicate, practic umplând interiorul celulelor cu aceste proteine bizare, dezordonate și flexibile”, explică Boothby.

„La început, proteinele plutesc în lichid, dar pe măsură ce celula se usucă, ele se reunesc și formează o rețea asemănătoare unei pânze de păianjen în interiorul celulei. Credem că aceste fibre de tip pânză pot înfășura proteinele sensibile și le pot ajuta să își păstreze forma sau să prevină aglomerarea lor”.

Un truc similar este folosit și de alte animale, precum broaștele arboricole, nematodele sau creveții de saramură, care produc o zaharidă numită trehaloză, ce formează o structură asemănătoare sticlei, protejând celulele de distrugere.

Formarea stării de „tun” ar putea fi cheia rezistenței tardigradelor la căldura extremă. Această abilitate i-a fascinat pe oamenii de știință de secole.

În 1842, omul de știință francez Louis Michel François Doyère a arătat că un tardigrad aflat în starea de „tun” putea supraviețui încălzirii la temperaturi de 125°C timp de câteva minute.

În anii 1920, călugărul benedictin Gilbert Franz Rahm a readus la viață tardigrade încălzite până la 151°C timp de 15 minute. Totuși, tardigradele pot face asta doar atunci când se află în starea de „tun”.

„Multe specii de tardigrade sunt capabile să supraviețuiască la temperaturi mult peste 100°C, dar o fac doar atunci când sunt uscate”, spune Boothby. „Dacă ai un tardigrad într-o picătură de apă și încălzești acea apă la un nivel foarte ridicat, tardigradul va muri cam la fel de repede ca orice alt organism”.

De fapt, chiar dacă sunt cunoscute pentru rezistența lor în anumite situații, tardigradele sunt, în general, vulnerabile la temperaturi ridicate, ceea ce sugerează că până și ele ar putea fi afectate de schimbările climatice.

Un studiu realizat de Møbjerg a arătat că, dacă nu au timp să intre în starea de „tun”, unele specii de tardigrade mor la temperaturi de peste 37°C.

Deși este dificil de stabilit dacă populațiile de tardigrade sunt în declin, o astfel de scădere ar putea avea efecte indirecte asupra ecosistemelor din sol. De exemplu, unele studii sugerează că tardigradele carnivore pot îmbunătăți sănătatea solurilor prin consumarea nematodelor parazite.

„Datele noastre sugerează că suprimarea deteriorării celulare se leagă de ADN și creează un scut fizic în jurul acestuia”, spune Kunieda. „Formează o carapace protectoare care împiedică ruperea ADN-ului”.

Deoarece tardigradele produc și niște molecule foarte toxice, atunci când se confruntă cu condiții extrem de uscate sau sărate, proteina de șoc termic care previne deteriorarea celulară ar putea proteja ADN-ul și împotriva acestor tipuri de stres.

În 2020, cercetători de la Centrul pentru Biotehnologie și Genomică a Plantelor din Madrid, Spania, au modelat modul în care proteina de șoc termic interacționează cu ADN-ul și au descoperit că este o proteină extrem de flexibilă, capabilă să-și ajusteze structura pentru a se înfășura perfect și a se potrivi cu forma ADN-ului. Ținând ADN-ul în loc, proteina de șoc termic care previne deterioararea celulară reușește să prevină ruperea acestuia ca răspuns la radiații.

Între timp, în 2024, o altă echipă de cercetători din Franța a descoperit o a doua proteină, numită TDR1, care pare și ea să se lege de ADN și să-l protejeze de daunele provocate de radiații. Studiul a arătat că tardigradele își pot repara și propriul ADN – încă un instrument util care le ajută să facă față expunerii la radiații.

Pe măsură ce am descoperit mai multe despre tardigrade în ultimii ani, unii cercetători au început să ia în considerare modul în care am putea folosi proprietățile lor neobișnuite pentru a ajuta lumea.

De exemplu, unii cercetători speră să folosească cunoștințele despre tardigrade pentru a proteja pacienții bolnavi de cancer de efectele nocive ale radioterapiei.

Radioterapia este un tratament care folosește radiații cu energie mare pentru a distruge celulele canceroase, dar, din păcate, afectează și țesuturile sănătoase din apropiere. În unele cazuri, efectele secundare sunt atât de severe încât îi determină pe pacienți să amâne tratamentul sau chiar să-l întrerupă complet.

Inspirată de rezistența tardigradelor, o echipă de cercetători de la MIT, Brigham and Women’s Hospital din Boston și Universitatea din Iowa a injectat ARN mesager care codifică proteina de șoc termic care împiedică deteriorarea celulară în obrazul și rectul unor șoareci. După cum sugerează și numele, ARN-ul mesager acționează ca un curier, decodificând ADN-ul și folosind informațiile conținute în acesta pentru a produce proteine.

Studiul a arătat că, odată injectați, șoarecii au început să producă singuri proteine de șoc termic. Când cercetătorii le-au administrat doze de radiații similare cu cele primite de pacienții cu cancer, celulele canceroase au fost distruse, dar țesuturile sănătoase din jur au supraviețuit.

Totuși, este nevoie de mai multe cercetări pentru a înțelege cum reacționează sistemul imunitar al mamiferelor la astfel de proteine, înainte ca tratamentul să poată fi folosit la oameni, deoarece proteina de șoc termic ar fi percepută ca un intrus de către apărarea naturală a organismului.

Oamenii de știință cred că există și alte moduri prin care „superputerile” tardigradelor ar putea fi utile oamenilor. De pildă, pe lângă faptul că protejează celulele tardigradelor, TDP-urile ar putea ajuta la conservarea vaccinurilor sau a altor materiale biologice sensibile care trebuie păstrate perioade lungi de timp.

Luați exemplul hemofiliei, o boală rară de coagulare a sângelui. Persoanele cu această afecțiune pot muri din cauza unei hemoragii dacă sunt implicate într-un accident de mașină sau suferă o traumă. Pentru a preveni acest lucru, ele primesc proteina umană de coagulare Factor VIII, care trebuie păstrată la congelator – ceea ce îi limitează utilizarea în țările mai sărace sau în timpul dezastrelor naturale. Totuși, Boothby a descoperit recent că, dacă amesteci Factor VIII cu TDP-uri de tardigradă, medicamentul rămâne stabil la temperatura camerei, eliminând nevoia de frigidere sau congelatoare.

NASA este, de asemenea, interesată să afle cum reușesc tardigradele să supraviețuiască în mediul ostil al spațiului. În viitor, ar putea folosi aceste informații pentru a proteja alimentele și medicamentele de uscare sau de expunerea la radiații – un avantaj inestimabil pentru misiunile de explorare spațială de lungă durată.

Dar de ce au evoluat tardigradele cu acest set impresionant de mecanisme de apărare?

„Tardigradele sunt organisme acvatice, așa că au nevoie de un strat subțire de apă care să le înconjoare pentru a fi active”, spune Møbjerg. „Unul dintre motivele pentru care trebuie să fie atât de tolerante este faptul că pielea sau cuticula lor este foarte permeabilă. Nu este ca la insecte, care au un strat ceros ce le poate împiedica să piardă apă prin evaporare”.

Potrivit lui Boothby, o teorie care ar putea explica rezistența lor este aceea că, fiind atât de mici, atunci când se usucă pot fi ridicate de curenții de aer și purtate în jurul planetei.

„Dacă praful sau nisipul din deșertul Sahara poate fi purtat de vânt până în Amazon, atunci aproape sigur și tardigradele ar putea suferi același tip de circulație în atmosferă”, spune Boothby.

„Ele s-ar putea depune într-un loc destul de aspru. Poate e frig, poate e cald, poate nu plouă deloc sau poate plouă tot timpul. Poate ajung pe vârful unui munte unde sunt expuse la mai multă radiație UV. Așadar, este posibil ca tardigradele să fi evoluat pentru a supraviețui tuturor acestor stresuri, tocmai pentru că au fost expuse la ele”.

Totuși, deși tardigradele trebuie adesea să facă față deshidratării, rămâne neclar de ce ar avea nevoie să supraviețuiască la temperaturi arzătoare, la răcire până aproape de zero absolut sau la radiațiile întâlnite doar în spațiul cosmic.

Oricare ar fi explicația, descifrarea misterului din spatele abilităților uimitoare ale acestor creaturi nu ar putea ajuta doar oamenii – fie prin îmbunătățirea stocării vaccinurilor, reducerea efectelor nocive ale radioterapiei sau conservarea alimentelor pentru misiuni spațiale de lungă durată. Ar putea, de asemenea, să contribuie la protejarea chiar a tardigradelor de efectele dăunătoare ale schimbărilor climatice.