Un team di ricercatori dell’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill ha scoperto che i tardigradi, animali microscopici conosciuti per sopravvivere a condizioni estreme, hanno una risposta insolita alle radiazioni intense.
Le risposte dei tardigradi alle radiazioni
Guidato dal laboratorio del ricercatore Bob Goldstein dell’UNC-Chapel Hill, il nuovo documento di ricerca pubblicato su Current Biology rivela nuovi dettagli sulle risposte dei tardigradi alle radiazioni.
È noto da tempo che le radiazioni danneggiano il DNA e, negli esseri umani, il danno al DNA derivante da un’eccessiva esposizione alle radiazioni può portare a malattie. Ma i tardigradi hanno un modo inaspettato per correggere il danno: “Quello che abbiamo visto ci ha sorpreso“, ha dichiarato Goldstein: “Stanno facendo qualcosa che non ci aspettavamo”.
Il laboratorio di Goldstein ha sviluppato metodi di laboratorio per studiare i tardigradi negli ultimi 25 anni. Il laboratorio ha identificato diversi trucchi utilizzati dai tardigradi per sopravvivere in condizioni che sarebbero pericolose per la vita degli esseri umani e della maggior parte degli animali.
Sessant’anni fa, i ricercatori scoprirono che i tardigradi potevano sopravvivere a radiazioni circa 1.000 volte più intense di quelle che sappiamo sopravvivere agli esseri umani. Courtney Clark-Hachtel, ex ricercatrice post-dottorato nel laboratorio, si è unita al gruppo per esaminare come i tardigradi possono sopravvivere alle radiazioni intense. Ha scoperto che una specie di tardigradi non è immune ai danni al DNA, l’irradiazione danneggia il loro DNA, ma i tardigradi possono riparare danni estesi.
Clark-Hachtel e Goldstein sono rimasti sorpresi nello scoprire che i tardigradi possono aumentare il volume di produzione dei geni di riparazione del DNA. A differenza degli esseri umani, i tardigradi possono aumentare il livello dei prodotti dei geni di riparazione del DNA a un livello così estremo da diventare alcuni dei prodotti genetici più abbondanti negli animali.
Le estreme capacità di sopravvivenza dei tardigradi
“Questi animali stanno sviluppando un’incredibile risposta alle radiazioni, e questo sembra essere il segreto delle loro estreme capacità di sopravvivenza“, ha affermato Clark-Hachtel.m: “Quello che stiamo imparando su come superano lo stress da radiazioni può portare a nuove idee su come potremmo provare a proteggere altri animali e microrganismi dalle radiazioni dannose“.
Mentre gli scienziati dell’UNC-Chapel Hill hanno completato lo studio , i ricercatori francesi hanno trovato risultati simili in esperimenti indipendenti. I ricercatori del Museo di Storia Naturale di Parigi Jean-Paul Concordet e Anne de Cian e i loro colleghi hanno anche scoperto una nuova proteina tardigrada che potrebbe proteggere il DNA. I loro risultati sono riportati nella rivista eLife .
“Siamo stati entusiasti di vedere che i risultati di ciascun laboratorio potevano confermarsi a vicenda in modo indipendente“, ha concluso Goldstein.
Conclusioni
Con una lunghezza inferiore a un millimetro, i tardigradi sono troppo piccoli per lasciare fossili, ma utilizzando i nuovi genomi, gli scienziati sono stati in grado di esplorare quello che il DNA potrebbe dire loro su dove si trovano nell’albero della vita animale.
Si tratta di un tipo distinto di animali i cui parenti più stretti sono gli artropodi (insetti, ragni e loro affini) e i nematodi (nematodi). Ma quale è il più vicino? Mentre l’opinione accettata è che le loro quattro paia di zampe tozze li rendano più strettamente imparentati con gli artropodi, le prove del DNA sorprendentemente favoriscono fortemente una più stretta parentela con i nematodi.
I ricercatori hanno poi esaminato una serie di geni, i cosiddetti geni HOX, utilizzati per stabilire lo schema naso-coda negli embrioni. Di solito ci sono circa dieci diversi geni HOX negli animali, ciascuno coinvolto in una parte diversa dello schema naso-coda.
Gli studiosi hanno scoperto che ai tardigradi mancavano cinque geni HOX e che anche alla maggior parte dei nematodi mancavano gli stessi cinque geni. Questa è una coincidenza o un’ulteriore prova che i tardigradi e i nematodi sono strettamente imparentati.
È stato anche possibile identificare i geni utilizzati dai tardigradi per resistere agli effetti negativi della disidratazione. Chiedendo quali geni sono stati attivati durante il processo di essiccazione, gli scienziati hanno potuto identificare gruppi di proteine che sembrano sostituire l’acqua che le loro cellule perdono, aiutando a preservare la struttura microscopica fino a quando l’acqua non sarà nuovamente disponibile. Altre proteine sembrano proteggere il loro DNA dai danni e spiegano perché possono sopravvivere alle radiazioni.
