Što su tardigradi i zašto su gotovo neuništivi?
Tardigradi su gotovo mikroskopske životinje koje mogu preživjeti neke od najekstremnijih uvjeta na Zemlji, uključujući zamrzavanje, ogromne pritiske i čak vakuum svemira.
Tardigradi, često nazivani dugoživci ili mahovinski praščići, su gotovo mikroskopske životinje s bucmastim, segmentiranim tijelima i spljoštenim glavama. Prema časopisu Live Science, imaju osam nogu, svaka s četiri do osam kandži ili prstiju. Iako su tardigradi na prvi pogled simpatični, oni su također gotovo neuništivi i mogu čak preživjeti u svemiru. Tardigradi su otkriveni 1773. godine od strane njemačkog zoologa Johanna Augusta Ephraima Goezea, koji ih je nazvao “mali vodeni medvjed”.
Tri godine kasnije, talijanski biolog Lazzaro Spallanzani imenovao je grupu “Tardigrada”, ili “spori hodač”, zbog njihovog nezgrapnog hoda, prema Znanstveno-obrazovnom resursnom centru na Carleton Collegeu (SERC). Trenutno je poznato oko 1,300 vrsta tardigrada unutar filuma Tardigrada, prema Integriranom taksonomskom informacijskom sustavu (ITIS), resursu za imena i klasifikacije vrsta stvorenog u partnerstvu američkih saveznih agencija.
Kako mogu Tardigradi preživjeti teške uvijete?
Tardigradi imaju neobičnu strategiju preživljavanja teških uvjeta: ulaze u gotovo smrtno slično stanje zvano kriptobioza, ispuštajući više od 95% vode iz svojih tijela, uvlačeći glave i noge te se uvijajući u dehidriranu čahuru.
Do 1970-ih, znanstvenici su utvrdili da različite forme kriptobioze kod tardigrada mogu biti izazvane četiri okolišna okidača: dehidracija, smrzavanje, nedostatak kisika i višak soli, izvijestila je studija objavljena 2020. godine u časopisu Scientific Reports.
Tijekom kriptobioze, metabolička aktivnost tardigrada pada na samo 0,01% normalnih razina. Njihove stanice su zaštićene od oštećenja vodotopivim proteinima koji su jedinstveni za tardigrade, poznatima kao proteini tardigrada u neredu, ili TDP. Kada tardigradi izbace vodu iz svojih tijela, molekule TDP formiraju čvrstu, staklastu čahuru oko stanica. To čuva stanični materijal sigurnim dok je tardigrad u čahuri i omogućuje mu da se reanimira u vodi kada su uvjeti povoljniji, prema studiji objavljenoj 2017. godine u časopisu Molecular Cell.
Tardigradi i ekstremni uvijeti
“Tardigradi su fascinantne male zvijeri,” rekla je Sandra McInnes, istraživačica tardigrada s Britanskog antarktičkog istraživanja, koja proučava vrste koje se pojavljuju u zamrznutim pejzažima Antarktike od 1980. “Tardigradi imaju ovu sposobnost suočavanja s ekstremnim okruženjima zaustavljanjem svojeg metabolizma. Ova sposobnost suočavanja s isušivanjem ili smrzavanjem je ono što im daje njihovu izdržljivost na Antarktici.”
Međutim, tardigradi imaju fatalnu slabost: venu pod toplinom, što bi mogao biti problem kako klimatske promjene povećavaju temperature. Studija objavljena 2020. godine u časopisu Scientific Reports otkrila je da tardigradi na vodenim temperaturama od oko 37,8 stupnjeva Celzija mogu umrijeti u samo jedan dan.
“Tardigradi definitivno nisu gotovo neuništivi organizmi kako ih reklamiraju mnoge popularne znanstvene web stranice,” rekao je suautor studije Ricardo C. Neves, postdoktorski znanstvenik iz biologije na Sveučilištu u Kopenhagenu.
Tardigradi mogu biti dugi od 0,05 do 1,2 milimetra, ali obično ne postaju veći od 1 mm, prema Svjetskoj bazi podataka o tardigradima. Tijelo tardigrada obično se sastoji od samo 1,000 stanica, prema članku objavljenom u časopisu Arthropod Structure and Development 2019. godine. Za usporedbu, ljudsko tijelo sastoji se od mnogo bilijuna stanica. Kao što njihovo ime implicira, tardigradi žive gotovo svugdje gdje postoji tekuća voda, naseljavajući ocean, slatkovodna jezera i rijeke, te vodeni film koji prekriva kopnene mahovine i lišajeve.
Tardigradi- male superživotinje
Mogu preživjeti širok raspon okruženja: od nadmorskih visina većih od 6,000 metara u Himalajskom planinskom lancu do oceanskih dubina većih od 4,700 m ispod površine, prema web stranici Sveučilišta u Michiganu o raznolikosti životinja (ADW).
Kako objašnjava Live Science, iako tardigradi ne naseljavaju isključivo ekstremna okruženja, poznati su po svojoj sposobnosti preživljavanja uvjeta koji bi bili smrtonosni za većinu drugih živih bića, pretvarajući se u dehidrirano stanje poznato kao tun.
Istraživači su otkrili da tardigradi u tom stanju mogu izdržati temperature minus 200 stupnjeva Celzija i više od 148,9 C, izvijestio je Smithsonian magazin. Također mogu preživjeti izlaganje zračenju, kipućim tekućinama i do šest puta većem tlaku od najdubljeg dijela oceana, prema Znanstveno-obrazovnom resursnom centru na Carleton Collegeu u Minnesoti.
Studija objavljena 2008. godine u časopisu Current Biology otkrila je da neke vrste tardigrada — kada su dehidrirane — mogu preživjeti 10-dnevno putovanje u nisku Zemljinu orbitu i vratiti se na Zemlju neozlijeđene od sunčevog ultraljubičastog zračenja i vakuuma svemira. Nedavno, dehidrirani tardigradi ispaljeni su iz visokobrzinskog topa, putujući gotovo 900 metara u sekundi i preživljavajući snažan udarac od oko 1.14 gigapaskala pritiska.
Više o ‘tun’ stanju Tardigrada
Iako znanstvenici dugo znaju da kako bi preživjeli ekstreme, tardigradi ulaze u svoje stanje tuna kroz metamorfozu poznatu kao anhidrobioza, točan način na koji to čine bio je dugogodišnja tajna. U studiji objavljenoj u časopisu PLOS One 2024. godine, istraživači su otkrili molekularne osnove koje im omogućuju ulazak u njihovo gotovo neuništivo stanje. Tim je izložio vrstu tardigrada Hypsibius exemplaris nizu životno opasnih uvjeta, kao što su opasne razine vodikovog peroksida i temperature od minus minus 80 stupnjeva Celzija i mjerio kemijsko okruženje unutar stanica tardigrada.
Otkrili su da tardigradi proizvode slobodne radikale — kisikove atome s dodatnim neparnim elektronom koji se pojavljuju u životinjskim stanicama tijekom faze poznate kao oksidativni stres. U većini životinja, to je štetno, ali u tardigradima, slobodni radikali reagiraju s aminokiselinom cisteinom kako bi ih transformirali u njihovo stanje tuna. Kada su inhibirali proces oksidacije cisteina, tardigradi bili su nesposobni ući u stanje tuna.
Što jedu Tardigradi?
Većina tardigrada usisava tekućine iz stanica biljaka, algi i gljivica, probijajući stanične zidove igličastim stiljetima u ustima i usisavajući tekućinu unutra. Međutim, neke vrste mogu konzumirati cijele žive organizme, kao što su rotiferi, nematode i čak drugi tardigradi, prema Sveučilištu Illinois Wesleyan (SDP). Reprodukcija kod tardigrada može biti seksualna ili aseksualna, ovisno o vrsti. Kod polaganja jaja, ženke proizvode do 30 jaja odjednom, a jaja mogu biti oplođena unutar tijela ženke; u njezinoj odbačenoj kutikuli nakon što mužjak ejakulira svoju spermu tamo; ili dok su pričvršćena za pijesak ili supstrat, prema prema web stranici Sveučilišta u Michiganu o raznolikosti životinja (ADW). Druge vrste tardigrada su samooplodni hermafroditi koje se razmnožavaju partenogenezom — procesom u kojem se embrij razvija bez vanjske oplodnje.
Embriji su obično potpuno razvijeni unutar 14 dana od oplodnje, iako njihov razvoj može trajati do 90 dana ovisno o okolišnim uvjetima kao što su suhoća i temperatura, prema ADW. Mladi tardigradi nemaju larvalnu fazu i nalikuju minijaturnim odraslima nakon izlijeganja, iako obično imaju manje kandži i bodlji nego potpuno odrasli tardigradi. Mladi rastu u nekoliko faza mijenjajući svoju vanjsku kutikulu “kožu”, i svako presvlačenje može trajati pet do deset dana.
Što je unutar njihovih tijela?
Unutar tijela tardigrada nećete pronaći nikakve kosti, prema istraživanju objavljenom u Zborniku radova Nacionalne akademije znanosti (PNAS) u kolovozu 2021. Umjesto toga, podržani su hidrostatskim kosturom. To je tekućinom ispunjen prostor nazvan hemolimfa. Slično ljudskoj krvi, hemolimfa je ispunjena hranjivim tvarima.
Iako nemaju kralježnicu, tardigradi imaju ventralni živčani sustav, prema knjizi Forest Canopies, objavljenoj 2004. To šalje signale između mozga i tijela tardigrada i funkcionalni je ekvivalent kralježnične moždine.
Tardigradi posjeduju kompleksan probavni sustav, no ne raspolažu cirkulacijskim ni respiratornim sustavom. Kisik do njihovih tijela dolazi kroz kutikulu, dok za distribuciju hranjivih tvari unutar svojeg hidrostatskog kostura koriste kontrakcije mišića. Zabilježeni su slučajevi oživljavanja tardigrada nakon desetljeća kriptobioze; primjerice, 2016. godine znanstvenici su uspješno reanimirali dva tun stanja i jaje tardigrada nakon više od trideset godina mirovanja, kako izvještava Live Science. Postoje naznake da je moguće reanimirati tardigrade iz još dužih perioda mirovanja; jedan istraživač u Italiji 1948. godine navodno je oživio tun iz komada osušene mahovine star više od 120 godina, prema izvješću BBC-a iz 2015. godine, iako takvi slučajevi nisu ponovno dokumentirani. Dodatno, fluorescencija kod nekih vrsta tardigrada može pružiti zaštitu od zračenja tako što UV zrake pretvara u bezopasno plavo svjetlo, što je zabilježeno u izvještajima Live Science.
2017 godine, znanstveni timovi s Harvarda i Oxfordskog sveučilišta analizirali su vjerojatnost pojavljivanja određenih astronomskih događaja— poput asteroida koji udara u Zemlju, eksplozija supernova u blizini i gama zračenja, među ostalima — koje bi se mogle odviti u narednim milijardama godina. Nakon toga, procijenili su koliko su te pojave vjerojatne u smislu izumiranja najotpornijih vrsta na Zemlji. Iako bi takve katastrofe vjerojatno dovele do nestanka ljudi, istraživači su zaključili da bi tardigradi uspjeli preživjeti većinu kozmičkih katastrofa, kako je navedeno u njihovom istraživanju objavljenom u časopisu Scientific Reports.
“Naše otkriće bilo je iznenađujuće; iako bi supernove u blizini ili veliki udari asteroida predstavljali katastrofu za ljude, tardigradi bi prošli neokrznuti,” izjavio je David Sloan, suautor studije i istraživač na Oxfordu.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
