Tardigraden, winzige wirbellose Tiere mit einer Größe von 0,2 bis 1,2 Millimetern, sind weltweit verbreitet, von den Tiefen der Ozeane bis zu den Gipfeln des Himalayas. Sie sind bekannt für ihre bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit und überstehen extreme Bedingungen, einschließlich der Exposition gegenüber dem Vakuum des Weltraums und hohen Strahlendosen. Forschungen zeigen, dass sie X-Strahlendosen bis zu 1.000 Mal überleben können, die für Menschen tödlich wären.
Die erste Entdeckung der Tardigraden geht auf das 18. Jahrhundert zurück. Der Biologe Lazzaro Spallanzani (1729-1799) veröffentlichte 1776 eine Studie, in der er sie Tardigraden nannte und ihre Fähigkeit beschrieb, in einen Zustand namens Kryptobiose einzutreten, in dem sie vollständige Dehydration überstehen und später nach der Rehydration 'auferstehen' können.
Kryptobiose wird als 'schwebender Lebenszustand' charakterisiert, in dem keine Lebenszeichen nachweisbar sind. Tardigraden, die in der Antarktis gesammelt wurden, konnten nach 30 Jahren in diesem Zustand erfolgreich wiederbelebt werden. Bemerkenswert ist, dass die Zeit, die sie in Kryptobiose verbringen, nicht auf ihre normale Lebensdauer angerechnet wird, die in kontrollierten Umgebungen durchschnittlich etwa 60 Tage beträgt.
Aktuelle Forschungen des CNRS-Labors in Montpellier haben Einblicke in die internen Prozesse von Tardigraden während der Kryptobiose, insbesondere der Art Hypsibius exemplaris, gezeigt. Diese Art schrumpft um 38 % ihres Volumens und bildet eine Schutzbarriere um ihre Zellen. Eine verwandte Art, Ramazzottius varieornatus, schrumpft nur um 32 % und weist diese schützende Struktur nicht auf.
Seit 2016 wurden genetische Werkzeuge identifiziert, die es Tardigraden ermöglichen, extremen Umgebungen standzuhalten, durch das Sequenzieren ihres Genoms. Diese Entdeckungen deuten auf potenziell revolutionäre biomedizinische Anwendungen hin, einschließlich der Konservierung von Medikamenten und Impfstoffen in dehydrierter Form.
Genetiker schlagen vor, dass diese einzigartigen Tardigradengene, von denen etwa 40 % in anderen Arten unbekannt sind, durch horizontalen Gentransfer (HGT) erworben worden sein könnten. Dieser Mechanismus ermöglicht es Organismen, Gene von benachbarten Arten zu gewinnen, was ihre Überlebensfähigkeiten verbessert.
Neueste Studien zeigen, dass Tardigraden wahrscheinlich im Laufe ihrer 600 Millionen Jahre dauernden Existenz viele dieser einzigartigen Gene angesammelt haben, nachdem sie fünf große Massenaussterben überlebt haben. Einige dieser Gene, wie Dsup, TDR1 und CAHS, wurden bereits identifiziert und zeigen die Fähigkeit, die Resistenz gegen tödliche Behandlungen zu erhöhen, wenn sie in menschliche oder Laborzellen eingeführt werden.
Die Quelle dieser einzigartigen Gene könnte die Umwelt-DNA (eDNA) sein, die von lebenden Organismen um uns herum freigesetzt wird. Wissenschaftler haben Techniken entwickelt, um eDNA aus Bodenproben zu analysieren, was die Identifizierung von Arten ohne direkte Beobachtung ermöglicht.
Wenn Tardigraden in die Kryptobiose eintreten, zeigen ihre Chromosomen Brüche, die bei der Rehydration repariert werden können. Dieser Prozess könnte die Integration von eDNA in ihr genetisches Material erleichtern und so zur genetischen Vielfalt beitragen.
Dank ihrer Fähigkeit, Gene aus ihrer Umgebung aufzunehmen, verfügen Tardigraden über einzigartige genetische Eigenschaften, die zu bedeutenden Fortschritten auf dem Gebiet der Biomedizin führen könnten, einschließlich der Konservierung von Medikamenten und dem Schutz von Astronauten während zukünftiger Raumfahrtmissionen.