Que tan tarde regresan de entre los muertos

«Si quitas toda el agua de la mayoría de los animales, no volverá de entre los muertos. Este no es el caso de los tardígrados».

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Los tardígrados, también conocidos como osos de agua o lechones musculosos, son probablemente las criaturas más resistentes del planeta, capaces de sobrevivir a la deshidratación completa, el vacío espacial y el congelamiento. Sin embargo, solo recientemente los científicos han comenzado a descubrir los genes que subyacen a las superpotencias biológicas de los tardígrados. «Tienen entre 0,2 mm y 1 mm de largo y, a pesar de ser tan pequeños, son capaces de hacer todas estas cosas que no podemos hacer», dice Mark Blaxter, biólogo de la Universidad de Edimburgo que estudia a finales de los 20 años. -antiguos. «En su ADN, tienen una gran cantidad de secretos».

Con Kazurahu Arakawa de la Universidad de Keio en Japón, Blaxter analizó recientemente el primer genoma verdadero del genoma tardío. Los resultados, publicados hoy en la revista de acceso abierto PLOS Biology, son un primer paso para explicar la genética detrás de la extraordinaria resistencia del tigrigrado e identificar su lugar en el árbol evolutivo de la vida. Hablé con Blaxter sobre su nueva investigación y su fascinación por este notable animalito.

** DyN Noticias: ** ¿Cómo es que ahora podemos analizar el verdadero genoma de los tardígrados?

MB: Dos razones. Una es que para la mayoría de las personas, incluso para los compañeros científicos, el genoma de un tardígrado no es tan importante. Así que los tardígrados no estaban en la parte superior de la lista de cosas que se secuenciarían una vez que se hizo el genoma humano. Sin embargo, ahora que la secuenciación es tan barata y rápida, aquellos de nosotros que somos apasionados por los tardígrados podemos secuenciarla sin necesidad de gastar millones de dólares.

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La otra razón por la que decimos que ahora solo tenemos un genoma «verdadero» (o un par de genomas verdaderos) es porque en 2015 un grupo de la Universidad de Carolina del Norte publicó lo que afirmaron ser el genoma del difunto Hypsibius dujardini. También afirmaron que el genoma es extraordinario porque contiene una gran cantidad de genes «extraños», de bacterias y hongos y similares, que el tardígrado debe haber crecido con el tiempo. El proceso de mover estos genes se llama transferencia genética horizontal. La afirmación en 2015 fue que casi una quinta parte de los genes tardígrados eran extraños, un número asombroso. Hemos demostrado que este hallazgo es incorrecto: los datos de su genoma simplemente se han contaminado con bacterias, hongos y similares. Una vez que se borran los datos, todo lo que queda es un tardígrado con una cantidad muy pequeña de genes que podrían adquirirse recientemente mediante la transferencia horizontal de genes de otros organismos, lo cual es un hallazgo común. Así que descarté la historia «extendida» de la transferencia horizontal de genes. Pero esto no significa que no se produzca la transferencia horizontal de genes. Es raro, pero está presente en muchas, muchas especies.

La transferencia horizontal es un mecanismo evolutivo interesante, ya que podría permitir que un organismo adquiera una habilidad completamente nueva de una vez, en lugar de evolucionarla lentamente, paso a paso. Las bacterias siempre hacen una transferencia horizontal. Por lo tanto, la resistencia a múltiples medicamentos y superbacterias son una amenaza: cambian los genes que codifican la resistencia a los antibióticos. Sin embargo, la transferencia horizontal de genes entre animales y bacterias es mucho más rara.

Un tema emergente es que los genes que han sido adquiridos por transferencia horizontal de otra especie a menudo están involucrados en un nuevo aspecto de la biología. Por ejemplo, tanto los escarabajos que comen madera como los nematodos parásitos de las plantas han adquirido genes que les permiten digerir la celulosa, el componente básico de las paredes celulares de las plantas, de las bacterias. Se podría argumentar que estas adquisiciones son los eventos eureka que han permitido a estas especies adoptar un nuevo estilo de vida.

El trabajo de investigación de 2105 fue seguido por sugerencias de que anunciaba una nueva visión de la evolución, según la cual era más probable que el árbol de la vida fuera una red o una red, con genes saltando por todas partes. Pero no hay necesidad de una nueva teoría de la evolución, la síntesis moderna de la selección natural de Darwin y la genética de Mendel todavía explica la vida en el planeta.

¿Qué sucede durante el secado a nivel molecular y genético, que permite la supervivencia de los tardígrados?

Para vivir, o al menos seguir siendo viable, sin agua, un organismo debe asegurarse de que los procesos y estructuras basados ​​en el agua se mantengan seguros de alguna manera. En la mayoría de los organismos, si los seca, las membranas celulares colapsan y las proteínas se despliegan y se adhieren entre sí y no hay recuperación de la muerte si sus membranas se han ido y las proteínas están coaguladas.

Tardigradele

Hypsibius dujardini: Un tardígrado que se encuentra generalmente en estanques de agua dulce en todas partes. El equipo de investigación encontró el suyo en un estanque en Manchester.

Ramazzottius varieornatus: Un tardígrado rosado que se encuentra en las algas y otras costras, que se encuentra nuevamente en todas partes. El último graduado del equipo de investigación era de Japón.

Los tardígrados evitan la catástrofe de la pérdida de agua reemplazando el agua, que se evapora, por un sustituto que no puede. En tardígrado, este sustituto parece ser un conjunto de proteínas. Algo inusual, estas proteínas no tienen una estructura definida. La mayoría de las proteínas se pliegan de una manera muy especial para realizar sus funciones como enzimas o proteínas musculares, etc. Las proteínas «nativas no estructuradas» que hacen los tardígrados parecen ser un sustituto del agua: a medida que el agua se extrae de las células, las proteínas probablemente envuelven las enzimas para evitar que se desarrollen, cubriendo las membranas para evitar que colapsen por sí solas.

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Lo que nos pareció muy interesante fue que nuestros dos tardígrados usan proteínas similares, pero hacen las cosas de manera diferente. Ramazzottius, un tardígrado rosado, puede resistir el secado cero. El estanque tardígrado, Hypsibius dujardini, necesita una advertencia: si lo secamos rápidamente, no sobrevive, pero si lo advertimos durante 24 horas, exponiéndolo a una atmósfera seca, funciona bien. Hypsibius debe activar los genes para sobrevivir al secado, pero Ramazzottius ya ha obtenido las proteínas necesarias.

¿Los tardígrados se someten regularmente a deshidratación en su entorno normal? ¿Cómo?

Muchos tardígrados viven en el mar y en agua dulce. Estas especies no tienen la capacidad de secarse como lo hacen los terrígrados terrestres. Los tardígrados que viven en la tierra son en realidad animales que viven en una película de agua, la fina capa de agua que cubre las partículas del suelo o cubre las hojas de los músculos. Entonces, tal vez no podamos llamarlos «animales terrestres» … ciertamente no son «animales aéreos». Los entornos en los que viven a menudo son secos; piense en tardígrado en el musgo de una pared o tardígrado en la fina corteza del suelo en un desierto. Cuando llueve, todo (músculos, algas, tardígrados …) cobra vida, come, se reproduce, etc. Y cuando el músculo o el suelo se secan nuevamente, también lo hacen los tardígrados. Sucede todos los días en todo el mundo: en su jardín, en el montículo en el techo del edificio de oficinas …

¿El descubrimiento de estas proteínas tiene aplicaciones potenciales en biotecnología y medicina?

Las proteínas que permiten que las células tardías sobrevivan al secado podrían usarse para mantener las células y los productos celulares «indefinidamente» en un estado seco; no necesita un congelador que esté siempre encendido o que nunca se acorte.

Por ejemplo, imagine una vacuna fabricada en el Reino Unido para proteger a los niños de una enfermedad infantil devastadora en el mundo en desarrollo. Actualmente, necesitamos tener una cadena de refrigeradores desde aquí hasta, digamos, el centro de Uganda, incluido un refrigerador en cada clínica de la aldea, todos en funcionamiento, todos los días, antes de que podamos estar seguros de que la vacuna llegará a las personas que la necesitan. , de forma segura y protegida. Incluso entonces, la vacuna tendrá una vida útil y debemos asegurarnos de que se mantenga fría en todo momento. Ahora imagine la misma vacuna, cubierta con proteína de deshidratación en etapa tardía. Almacenada a temperatura ambiente y enviada por correo, la vacuna tendría una vida útil mucho más larga y estaría lista para usarse cuando y donde sea necesario.

¿Qué pasaría si los tardígrados desaparecieran del planeta?

Me entristecería mucho, al igual que las generaciones de escolares que los utilizan para proyectos científicos y microscopios de aficionados cuyo día se alegra cuando veo uno.

Más en serio, hay alrededor de mil especies de tardígrados, la mayoría de ellos en el mar y probablemente juegan un papel en el mantenimiento de suelos y sedimentos. Pueden ser muy abundantes a nivel local en ambientes extremos, como los músculos antárticos y las costras del desierto, y por lo tanto son particularmente importantes en algunos ecosistemas. Se alimenta de bacterias, hongos y algas y, por lo tanto, actúa como herbívoro en las llanuras de África, un vínculo esencial entre los productores primarios y los depredadores, lo que mantiene activo el sistema.

Debido a que pueden rehidratarse y comenzar su vida rápidamente cuando llueve o se descongela, es probable que sean los primeros en celebrar y prosperar mientras otras especies comienzan a prosperar.

Estas criaturas te han fascinado por un tiempo. ¿Por qué?

Siempre he amado a las bestias desde que era niño. Mis padres me compraron una Enciclopedia de animales navideños y analicé especialmente los animales extraños y maravillosos, que estaban mucho más allá de lo que había visto (entonces) con mis propios ojos. Pasé mucho tiempo mirando los oscuros invertebrados en mi Enciclopedia de animales y esperando verlos algún día. Esto parece haber guiado mi carrera investigadora.

Un colega, Aziz Aboobaker (ahora en Oxford), me reintrodujo en los últimos grados cuando trabajamos juntos en la década de 1990. Trabajamos en cómo los animales organizaban su cuerpo de la nariz a la cola y él sugirió que trabajáramos en estos tardígrados para tratar de descubrir cómo evolucionaron los patrones extraños que encontramos en los gusanos redondos. Una vez que tuvimos a los tardígrados en el laboratorio, nos dimos cuenta de que estos maravillosos animales podían responder muchas preguntas para nosotros.

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