Тардиграды, крошечные беспозвоночные размером от 0,2 до 1,2 миллиметра, встречаются по всему миру, от океанских глубин до вершин Гималаев. Они известны своей удивительной устойчивостью, выживая в экстремальных условиях, включая воздействие вакуума космоса и высокие дозы радиации. Исследования показывают, что они могут выдерживать дозы рентгеновских лучей, в 1000 раз превышающие смертельные для человека.
Первое открытие тардиградов относится к XVIII веку. Биолог Ладзаро Спалланцани (1729-1799) опубликовал исследование в 1776 году, назвав их тардиградами и описав их способность входить в состояние, известное как криптобиоз, в котором они могут выживать при полной дегидратации, а затем 'воскрешаться' после реидратации.
Криптобиоз характеризуется как 'приостановленное состояние жизни', в котором не обнаруживаются признаки жизни. Тардиграды, собранные в Антарктике, были успешно пробуждены после 30 лет в этом состоянии. Примечательно, что время, проведенное в криптобиозе, не учитывается в их нормальной продолжительности жизни, которая в среднем составляет около 60 дней в контролируемых условиях.
Недавние исследования лаборатории CNRS в Монпелье раскрыли информацию о внутренних процессах тардиградов во время криптобиоза, в частности, для вида Hypsibius exemplaris. Этот вид сокращается на 38% в объеме и образует защитный барьер вокруг своих клеток. Однако родственный вид Ramazzottius varieornatus сокращается только на 32% и не имеет этой защитной структуры.
С 2016 года были выявлены генетические инструменты, позволяющие тардиграм выдерживать экстремальные условия, благодаря секвенированию их генома. Эти открытия предполагают потенциальные революционные биомедицинские применения, включая сохранение медикаментов и вакцин в дегидратированном виде.
Генетики предполагают, что эти уникальные гены тардиградов, около 40% из которых неизвестны в других видах, могли быть приобретены через горизонтальный перенос генов (HGT). Этот механизм позволяет организмам получать гены от соседних видов, улучшая их способности к выживанию.
Недавние исследования показали, что тардиграды, вероятно, накопили эти уникальные гены за свои 600 миллионов лет существования, пережив пять крупных массовых вымираний. Некоторые из этих генов, такие как Dsup, TDR1 и CAHS, уже были идентифицированы и демонстрируют способность увеличивать устойчивость к летальным воздействиям, когда они вводятся в человеческие или лабораторные клетки.
Источник этих уникальных генов может быть экологическая ДНК (eDNA), выделяемая живыми организмами вокруг нас. Ученые разработали методы анализа eDNA из образцов почвы, что позволяет идентифицировать виды без прямого наблюдения.
Когда тардиграды входят в криптобиоз, их хромосомы демонстрируют разрывы, которые могут быть восстановлены при реидратации. Этот процесс может облегчить интеграцию eDNA в их генетический материал, тем самым способствуя их генетическому разнообразию.
Обладая способностью поглощать гены из окружающей среды, тардиграды имеют уникальные генетические черты, которые могут привести к значительным достижениям в области биомедицины, включая сохранение медикаментов и защиту астронавтов во время будущих космических миссий.