عصر ایران - تاردیگرید که به نام خرس آبی یا خوکچه خزه ای نیز شناخته می شود، از جمله جذاب‌ترین موجودات در کره زمین است. آنها می توانند در وضعیتی قرار بگیرند که بیشتر آب بدن خود را از دست داده و آهنگ متابولیسم بدن خود را از طریق کریپتوبیوز (Cryptobiosis) کاهش دهند تا زمانی که دوباره وارد محیطی مناسب برای ادامه زندگی خود شوند. تاردیگریدها می توانند حتی برای دهه ها به این شکل زندگی کنند. آنها موجوداتی بسیار مقاوم هستند و می توانند در سخت‌ترین محیط ها از جمله دماهای زیر صفر و بسیار بالا و حتی در فضا دوام بیاورند.
در ادامه حقایقی جالب توجه درباره تاردیگریدها بر اساس پژوهش های جدید ارائه شده است.
تاردیگریدها گروهی از حیوانات میکروسکوپی دارای هشت پا و رفتار عجیب و بیگانه‌مانند هستند. به گفته ویلیام میلر، یکی از پژوهشگران پیشرو درباره تاردیگریدها در دانشگاه بیکر، این موجودات به طور قابل توجهی فراوان هستند. در هر جایی از قله های مرتفع تا اعماق دریاها می توان شاهد حضور تاردیگریدها بود. بسیاری از گونه های تاردیگریدها در آب زندگی می کنند، اما در خشکی نیز آنها تقریبا در هر جایی که خزه یا گلسنگ وجود دارد، دیده می شوند.
در سال 2007، دانشمندان کشف کردند این موجودات میکروسکوپی می توانند برای مدتی طولانی در فضا نیز زنده بمانند. تیمی از پژوهشگران اروپایی گروهی از تاردیگریدهای زنده را برای 10 روز خارج از یک راکت فوتون-ام3 در مدار زمین قرار دادند. پس از بازگشت به زمین مشخص شد که 68 درصد این خرس های آبی موفق شده اند چنین شرایط سختی را تحمل کنند.
اگرچه تاردیگریدها از نظر توانایی زنده ماندن در فضا منحصر به فرد هستند، میلر تاکید می کند که دلیلی وجود ندارد که باور کنیم آنها به همین دلیل تکامل یافته اند یا بنابر برخی اطلاعات گمراه کننده آنها منشاء فرازمینی دارند. در عوض، توانایی زنده ماندن در فضا در نتیجه واکنشی عجیب برای غلبه بر یک مشکل تهدیدکننده زندگی آنها در زمین تکامل یافته است: کمبود آب.
تاردیگریدهای ساکن خشکی را می توان در برخی از خشک‌ترین نقاط کره زمین یافت. میلر تاردیگریدها را از زیر صخره ای در صحرای سینا در بخشی از این بیابان که طی 25 سال گذشته هیچ بارشی در آن گزارش نشده است نیز جمع‌آوری کرده است. این موجودات از نظر فنی آبزی محسوب می شوند و نیازمند لایه نازکی از آب برای انجام تقریبا هر کاری از جمله غذا خوردن، رابطه جنسی یا حرکت به اطراف هستند.
اما تاردیگریدهای خشکی راه حل عجیبی را برای زندگی در شرایط خشکسالی شکل داده اند: زمانی که محیط اطراف تاردیگریدها خشک می شود، آنها نیز به نوعی آب بدن خود را تا حد زیادی از دست داده و خشک می شوند. تاردیگریدها وارد وضعیتی به نام خشک شدن می شوند که طی آن منقبض شده، تقریبا تمام آب بدن خود (حدود سه درصد را حفظ می کنند) را از دست داده و سرعت متابولیسم خود را تا 0.01 درصد از حالت عادی کاهش می دهند. در این وضعیت، زندگی تاردیگریدها همچنان ادامه دارد، اگرچه هیچ کاری انجام نمی دهند تا زمانی که دوباره در آب قرار بگیرند. زمانی که این اتفاق رخ می دهد، تاردیگریدها به زندگی عادی خود ادامه می دهند، انگار که هیچ اتفاقی رخ نداده است.
نکته شگفت انگیز این است که تاردیگریدها می توانند در این وضعیت عجیب برای بیش از یک دهه نیز دوام بیاورند. به گفته میلر، برخی از پژوهشگران معتقدند برخی گونه های تاردیگریدها ممکن است حتی قادر باشند تا یک قرن نیز در این وضعیت خشک شده دوام بیاورند. با این وجود، میانگین طول عمر یک تاردیگرید در حالت همواره هیدراته به ندرت بیش از چند ماه است.
این مساله ای عجیب است که موجودی با طول عمر چند هفته یا چند ماه در حالت عادی می تواند طول عمر خود را تا بیش از چندین سال افزایش دهد.
پژوهشی جدید که در نشریه Genome Biology and Evolution منتشر شد، نشان می دهد که تاردیگریدها دارای اپسین های (پروتئین های حساس به نور) مشابه با حیواناتی که دید رنگی دارند نیستند. یکی از گونه های تاردیگرید به نام Ramazzottius variornatus که در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت فاقد چشم اما دارای اپسین های فعال بود. گونه ای دیگر به نام Hypsibius exemplaris دارای چشم بود اما اپسین ها به محرک های نوری واکنش نشان نمی دادند که یک ویژگی ضروری برای دید رنگی است. از نظر فنی، هنور این امکان وجود دارد که تاردیگریدها بتوانند تا حدودی دید رنگی داشته باشند اما احتمال دید سیاه و سفید در آنها بیشتر است. این موجودات دارای چشم های ساده ای هستند و به پژوهش های بیشتر برای بررسی نحوده عملکرد بینایی آنها نیاز است.
در حالت خشک شده خود، تاردیگریدها به طرز عجیبی انعطاف‌پذیر هستند. تست های آزمایشگاهی نشان داده اند که تاردیگریدها می توانند در خلاء کامل و فشارهای شدید، بیش از پنج برابر فشار در اعماق اقیانوس ها، همچنان دوام بیاورند. حتی دماهای تا 300 درجه فارنهایت (149 درجه سلسیوس) و منفی 458 درجه فارنهایت (منفی 272 درجه سلسیوس) نیز نمی توانند موجب نابودی این موجودات شوند.
به گفته اِما پری، یکی از پژوهشگران برجسته در زمینه تاردیگریدها در کالج یونیتی، منبع دقیق این انعطاف‌پذیری همچنان یک راز باقی مانده است. به طور کلی، ما اطلاعات بسیار کمی درباره عملکردهای گونه های تاردیگرید داریم، به ویژه زمانی که در سطح مولکولی صحبت می کنیم.
البته سرنخ هایی وجود دارند. دانشمندان می دانند زمانی که تاردیگرید وارد حالت خشک شده می شود برخی از محتویات سلولی خود را با یک مولکول قندی به نام ترهالوز جایگزین می کند.
پژوهشگران معتقدند این مولکول ترهالوز نه تنها جایگزین آب می شود، بلکه در برخی موارد می تواند از نظر فیزیکی مولکول های آب باقیمانده را حفظ کرده و در مواجهه با دماهای سرد و داغ از انبساط سریع آنها جلوگیری کند. این مهم است زیرا انبساط مولکول های آب (مانند آنچه هنگام سرمازدگی رخ می دهد) می تواند به معنای مرگ سلولی فوری برای بیشتر حیوانات باشد.
فضا محیطی مرگبار است و این فقط به دلیل خلاء نیست. پرتوهای مرگباری خارج از اتمسفر کره زمین وجود دارند که از خورشید، ابرنواخترها و منابع دیگر سرچشمه می گیرند. پرتوافشانی فضایی به شکل ذرات باردار مضر شکل می گیرد که می تواند در بدن حیوانات نفوذ کرده، مولکول ها را از هم پاره کرده و به دی‌ان‌ای سریع‌تر از آن چیزی که بتواند ترمیم شود، آسیب برساند.
اما در اینجا نیز به نظر می رسد که تاردیگریدها به طرز عجیبی برای زندگی در فضا آماده شده اند. به گفته پیتر گویدا، رئیس آزمایشگاه پرتوافشانی فضایی ناسا، مجموعه از مولکول ها به نام گونه های اکسیژن واکنشی یکی از بزرگ‌ترین نگرانی های پرتوافشانی برای فضانوردان هستند. پرتوهای یونیزه کننده وارد بدن می شوند و به مولکول های سرگردان که حاوی اکسیژن هستند، تبدیل می شوند. به زبان ساده، این مولکول های جدید در بدن به حرکت درآمده و انواع مختلف آسیب ها را ایجاد می کنند.
تاردیگریدها در حالت خشک شده خود، مقدار غیرطبیعی از آنتی اکسیدان ها را تولید می کنند که به طور موثر این گونه های اکسیژن واکنشی مضر را خنثی می کنند. تا حدی به دلیل این استعداد، مشخص شده است که تاردیگریدها دوزهای بالاتر پرتوافشانی، بسیار بیشتر از آنچه پژوهشگران تصور می کردند، را تحمل می کنند.
دلیل این که چرا تاردیگریدها برای بقا در دوزهای بالای پرتوافشانی تکامل یافته اند نیز همچنان یک راز باقی مانده است. با این وجود، میلر به یک نظریه اشاره دارد: شاید تاردیگریدها به گونه ای شکل گرفته اند که توسط باد جابجا شده و در اتمسفر کره زمین زنده بمانند که این نه تنها سرسختی آنها، بلکه چرایی این که در سراسر جهان یافت می شوند را توضیح می دهد.
بنابر پژوهشی که در ژانویه 2020 در نشریه Scientific Reports منتشر شد، دماهای بالا در طولانی مدت چیزی است که به نظر می رسد نقطه ضعف تاردیگریدها محسوب می شود. این مطالعه نشان داد که پاشنه آشیل دمای بالا همچنین می تواند تاردیگریدها در حالت خشک شده را نیز تحت تاثیر قرار دهد.
پژوهشگران گونه Ramazzottius varieornatus را در وضعیت خشک شده مورد بررسی قرار داده و متوجه شدند که 50 درصد تاردیگریدهایی که برای بیش از یک ساعت در معرض دمای 181 درجه فارنهایت (83 درجه سلسیوس) قرار گرفتند، از بین رفته اند. این میزان برای تاردیگریدها در وضعیت فعال حتی بدتر بود.
اما این آزمایشات دمایی نشان می دهد که با گذشت زمان بیشتر، تاردیگریدها می توانند خود را با نواسانات شدید دما سازگار کنند. بر همین اساس، تاردیگریدهایی که یک ساعت فرصت داشتند تا با دمای شدید خود را سازگار کننده در مقایسه با آنهایی که 24 ساعت زمان برای این کار داشتند، از نرخ مرگ و میر بالاتری برخوردار بودند.
تاردیگریدها می توانند در برابر فشارهایی که قابل مقایسه با نمونه های ایجاد شده در نتیجه برخورد سیارک ها با کره زمین هستند، دوام بیاورند، از این رو، چنین مواردی برای آنها زیاد مساله‌ساز نیستند.
اما این برای ما چه معنایی دارد؟ اگر انسان بتواند کریپتوبیوز را به روشی که تاردیگریدها انجام می دهند، تکرار کند، می تواند بسیار بیشتر از عمر متوسط خود زندگی کند. به گفته لوکاش کاچمارک، کارشناس تاردیگریدها، زمانی که یک تاردیگرید وارد وضعیت خشک شده می شود، پیر نمی شود. این موجود اگر در سن یک ماهگی در حالت کمون قرار بگیرد و سال ها بعد از این وضعیت خارج شود، از نظر بیولوژیکی همچنان همان سن سابق خود را دارد.
اگر در آینده قصد سفر به سیاره های دیگر را داشته باشیم، از آنجایی که هنگام رسیدن به مقصد همچنان جوان باشیم، این ممکن است همان چیزی باشد که به آن نیاز داریم.
تاردیگریدهای مرموز دانشمندان را با یک مورد معماگونه دیگر مواجه کرده اند: چرا برخی گونه های تاردیگریدها که به تازگی کشف شده اند می توانند تخم های خاردار بگذارند؟
در مقاله ای که در ژوئن 2020 در نشریه Scientific Reports منتشر شد، دانشمندان اشاره داشتند که گونه های جدید Dactylobiotus ovimutans به رغم این حقیقت که جمعیت آنها تحت شرایط کنترل شده آزمایشگاهی ایجاد شده بود، طیفی از ریخت شناسی های پوسته تخم را نشان داده اند.
پژوهشگران بر این باورند که یک عامل اپی‌ژنتیک می تواند موجب طیفی از اشکال و ویژگی های مشاهده شده در تخم های Dactylobiotus ovimutans شود. اما این راز هنوز پابرجاست: چرا Dactylobiotus ovimutans زمانی که موضوع نسل آینده آنها مطرح است به سراغ اپی‌ژنتیک (فعال/غیرفعال شدن ژن هایی که اثری روی یک توالی دی‌ان‌ای موجود زنده ندارد) می رود؟
ترجمه: محمدمهدی حیدرپور
بیشتر بخوانید: