ساينس ألرت
يعد الماء مكونا رئيسيا لجميع أشكال الحياة على الأرض، إلا أن كائنات الدببة المائية بقواها شبه الخالدة يمكن أن تتحمل العطش وبطريقة ما استنزاف كل H2O تقريبا.
والآن، اكتشف الباحثون خدعة تستخدمها هذه الكائنات المجهرية للبقاء على قيد الحياة لسنوات من الجفاف الشديد.
ويقول عالم الأحياء تاكيكازو كونيدا، بجامعة طوكيو: "على الرغم من أن الماء ضروري لجميع أشكال الحياة التي نعرفها، إلا أن بعض الدببة المائية يمكن أن تعيش بدونها على الأرجح لعقود".
وقم بتجويعها أو غليها أو تجميدها أو إطلاق النار عليها من مسدس، وستستمر في العودة للحياة مع نسل جديد.
وعندما تجد هذه الحيوانات نفسها في بيئة تتسرب منها مياهها، تذبل الدببة المائية إلى شكل دائري يسمى تون. وكما أوضح كونيدا وزملاؤه في ورقتهم البحثية، فإنها تكون مستقرة بشكل استثنائي ويمكنها تحمل العديد من الظروف المتطرفة بما في ذلك التعرض لفراغ الفضاء وما زالت قادرة على إنعاش نفسها.
ويقول كونيدا: "يُعتقد أنه بينما يترك الماء الخلية، يجب أن يساعد نوع من البروتين الخلية في الحفاظ على قوتها الجسدية لتجنب الانهيار على نفسها".
لذلك، قام الباحثون بتمشيط مجموعة من الدببة المائية المعروفة بقدرتها على الجفاف تسمى eutardigrades للبروتينات التي يمكن أن تفسر هذه الظاهرة، ووجدوا 336 مشتبها فريدا.
ويوضح كونيدا: "بعد اختبار عدة أنواع مختلفة، وجدنا أن البروتينات السيتوبلازمية الذائبة بالحرارة (CAHS)، والتي تنفرد بها الدببة المائية، مسؤولة عن حماية خلاياها من الجفاف".
وباستخدام التجارب التي أجريت على الخلايا البشرية والحشرات، تمكن الباحثون من إثبات أن بروتينات CAHS تزيد من تصلب الخلايا، ما يدعم الخلية ضد الانكماش الناجم عن ضغط الماء المفقود. حتى أن البروتينات تحمي الخلايا من ضغط الماء الزائد أيضا.
وتتطلب طريقة التلوين النموذجية حلولا تحتوي على الماء، وهو ما يربك بوضوح أي تجربة يكون فيها تركيز الماء عاملا يسعى المرء للسيطرة عليه. لذا لجأ الباحثون إلى حل يعتمد على الميثانول للتغلب على هذه المشكلة.
وسمح لهم ذلك برؤية بروتينات CAHS تعمل داخل الخلايا المزروعة في المختبر.
ويبدو أن بروتينات CAHS تعمل كتراكيب خلوية شبيهة بالهيكل الخلوي للخلية - ولكن فقط عندما تواجه الخلايا ضغوط فقدان الماء.
وترتبط بروتينات CAHS في الخلايا المجففة معا لتشكيل شبكات عنكبوتية من الخيوط الداعمة، ما يوفر انتقالا عند الطلب إلى هذه المرحلة الشبيهة بالهلام المليئة بالخيوط.
وتحمي الهياكل الشبيهة بالهيكل الخلوي الخلية من التشوه التام بسبب نقص ضغوط المياه ومن المحتمل أن تساهم في الاستقرار المذهل للنغمات.
ويمكن عكس هذه العملية، التي يطلق عليها اسم anhydrobiosis، للسماح للدببة المائية باستعادة حياتها من حيث توقفت، ومرة أخرى تعود ظروف الترطيب.
واشتبه العلماء سابقا في وجود "زجاج حيوي" قائم على البروتين يحافظ على الهياكل الخلوية لهذه الكائنات سليمة أثناء الجفاف الشديد.
لكن الدراسات السابقة بحثت فقط عن المكونات الجينية لهذه القدرة. وهذه الدراسة الجديدة بحثت عن البروتينات الفعلية.
وسمحت الحيل البيولوجية لهذه الحيوانات ذات الثماني أرجل، والتي لا تزال رائعة إلى حد ما، بالوصول إلى جميع أركان كوكبنا - من الفتحات البركانية الحارقة والضغط الساحق لأعماق المحيطات إلى الغابات الاستوائية والتندرا الجليدية.
ونشر هذا البحث في PLOS Biology.
يعد الماء مكونا رئيسيا لجميع أشكال الحياة على الأرض، إلا أن كائنات الدببة المائية بقواها شبه الخالدة يمكن أن تتحمل العطش وبطريقة ما استنزاف كل H2O تقريبا.
والآن، اكتشف الباحثون خدعة تستخدمها هذه الكائنات المجهرية للبقاء على قيد الحياة لسنوات من الجفاف الشديد.
ويقول عالم الأحياء تاكيكازو كونيدا، بجامعة طوكيو: "على الرغم من أن الماء ضروري لجميع أشكال الحياة التي نعرفها، إلا أن بعض الدببة المائية يمكن أن تعيش بدونها على الأرجح لعقود".
وقم بتجويعها أو غليها أو تجميدها أو إطلاق النار عليها من مسدس، وستستمر في العودة للحياة مع نسل جديد.
وعندما تجد هذه الحيوانات نفسها في بيئة تتسرب منها مياهها، تذبل الدببة المائية إلى شكل دائري يسمى تون. وكما أوضح كونيدا وزملاؤه في ورقتهم البحثية، فإنها تكون مستقرة بشكل استثنائي ويمكنها تحمل العديد من الظروف المتطرفة بما في ذلك التعرض لفراغ الفضاء وما زالت قادرة على إنعاش نفسها.
ويقول كونيدا: "يُعتقد أنه بينما يترك الماء الخلية، يجب أن يساعد نوع من البروتين الخلية في الحفاظ على قوتها الجسدية لتجنب الانهيار على نفسها".
لذلك، قام الباحثون بتمشيط مجموعة من الدببة المائية المعروفة بقدرتها على الجفاف تسمى eutardigrades للبروتينات التي يمكن أن تفسر هذه الظاهرة، ووجدوا 336 مشتبها فريدا.
ويوضح كونيدا: "بعد اختبار عدة أنواع مختلفة، وجدنا أن البروتينات السيتوبلازمية الذائبة بالحرارة (CAHS)، والتي تنفرد بها الدببة المائية، مسؤولة عن حماية خلاياها من الجفاف".
وباستخدام التجارب التي أجريت على الخلايا البشرية والحشرات، تمكن الباحثون من إثبات أن بروتينات CAHS تزيد من تصلب الخلايا، ما يدعم الخلية ضد الانكماش الناجم عن ضغط الماء المفقود. حتى أن البروتينات تحمي الخلايا من ضغط الماء الزائد أيضا.
وتتطلب طريقة التلوين النموذجية حلولا تحتوي على الماء، وهو ما يربك بوضوح أي تجربة يكون فيها تركيز الماء عاملا يسعى المرء للسيطرة عليه. لذا لجأ الباحثون إلى حل يعتمد على الميثانول للتغلب على هذه المشكلة.
وسمح لهم ذلك برؤية بروتينات CAHS تعمل داخل الخلايا المزروعة في المختبر.
ويبدو أن بروتينات CAHS تعمل كتراكيب خلوية شبيهة بالهيكل الخلوي للخلية - ولكن فقط عندما تواجه الخلايا ضغوط فقدان الماء.
وترتبط بروتينات CAHS في الخلايا المجففة معا لتشكيل شبكات عنكبوتية من الخيوط الداعمة، ما يوفر انتقالا عند الطلب إلى هذه المرحلة الشبيهة بالهلام المليئة بالخيوط.
وتحمي الهياكل الشبيهة بالهيكل الخلوي الخلية من التشوه التام بسبب نقص ضغوط المياه ومن المحتمل أن تساهم في الاستقرار المذهل للنغمات.
ويمكن عكس هذه العملية، التي يطلق عليها اسم anhydrobiosis، للسماح للدببة المائية باستعادة حياتها من حيث توقفت، ومرة أخرى تعود ظروف الترطيب.
واشتبه العلماء سابقا في وجود "زجاج حيوي" قائم على البروتين يحافظ على الهياكل الخلوية لهذه الكائنات سليمة أثناء الجفاف الشديد.
لكن الدراسات السابقة بحثت فقط عن المكونات الجينية لهذه القدرة. وهذه الدراسة الجديدة بحثت عن البروتينات الفعلية.
وسمحت الحيل البيولوجية لهذه الحيوانات ذات الثماني أرجل، والتي لا تزال رائعة إلى حد ما، بالوصول إلى جميع أركان كوكبنا - من الفتحات البركانية الحارقة والضغط الساحق لأعماق المحيطات إلى الغابات الاستوائية والتندرا الجليدية.
ونشر هذا البحث في PLOS Biology.
