Näin karhukainen kestää kuivumista

On saatu selville, millä keinolla sitkeähenkiset karhukaiset varmistavat, etteivät ne kuole nestevajeeseen.

On saatu selville, millä keinolla sitkeähenkiset karhukaiset varmistavat, etteivät ne kuole nestevajeeseen.

Science Photo Library

Pienet ja monien mielestä söpöt karhukaiset ovat selviytyjiä. Nämä oman pääjakson muodostavat eläimet ovat kiehtoneet kauan tutkijoita.

Jo pitkään on tiedetty, että karhukaisten kestävyys perustuu krypto- eli anabioosiksi kutsuttuun tilaan, jossa aineenvaihdunta lakkaa. Syynä voi olla esimerkiksi kuivuus.

Karhukaisten kryptobioosin yksityiskohdat ovat kuitenkin olleet tähän asti hämärän peitossa.

Asiaan Japanissa Tokion yliopistossa perehtynyt tutkimusryhmä on vastikään esittänyt mielenkiintoisia havaintoja PLOS Biology -aikakauslehdessä.

bjørnedyr elektronmikroskop

Tältä karhukainen näyttää elektronimikroskooppikuvassa. Enintään 1,5 millimetriä pitkät lajit kestävät voimakasta säteilyä, suurta painetta ja korkeita lämpötiloja hämmästyttävän hyvin.

© S Tanaka, H Sagara, T Kunieda

Erikoinen kuivumistila

Enintään 1,5 millimetrin pituiset karhukaiset sietävät hämmästyttäviä ympäristöolosuhteita, kuten kovaa painetta, korkeaa lämpötilaa ja voimakasta säteilyä.

Selviytyäkseen karhukaiset turvautuvat kryptobioosiin. Yleinen tilan syntymiseen johtava tekijä on kuivuus.

Kun muut eliöt menehtyvät nopeasti vakavaan nestehukkaan tai -vajeeseen, näennäisesti elottomiksi kuivettuneet karhukaiset voivat pysyä hengissä kymmeniä vuosia ja virota saadessaan vettä.

Bjørnedyr dehydreret elektronmikroskop

Tältä näyttää karhukainen, joka on kuivuessaan vaipunut tappavissa elinolosuhteissa selviytymismahdollisuuksia parantavaan tilaan, kryptobioosiin.

© S Tanaka, H Sagara, T Kunieda

Saadakseen selville, millaisia muutoksia karhukaisessa tapahtuu kuivumisprosessin aikana, tutkijat analysoivat sen soluja.

Syntyy hyytelöä

Keskeisenä tutkimuskohteena oli proteiini, josta muodostuu hyytelöä, kun solu kuivuu.

Jähmettymällä hyytelö tukee soluja ja antaa kudoksille suojaa ulkoisia tekijöitä, kuten painetta tai kylmyyttä, vastaan.

"On oletettu, että solun menettäessä vettä jonkinlainen proteiini auttaa solua säilyttämään lujuutensa ja muotonsa", kertoo tutkimukseen osallistunut Takekazu Kunieda lehdistötiedotteessa.

"Testasimme useanlaisia proteiineja ja havaitsimme, että karhukaisilla on solulimassaan runsaasti ainutlaatuisia lämpöliukoisia proteiineja (CAHS, cytoplasmic-abundant heat soluble), jotka suojaavat soluja kuivumiselta", toteaa Kunieda.

Erikoiset CAHS-proteiinit ikään kuin aistivat, että solu alkaa kärsiä nestevajeesta.

Kun solut kuivuvat, niiden tueksi syntyy sidekudosta muistuttavaa hyytelömäistä ainetta.

Kuivuessaan hyytelö muuttuu kuiduiksi. Niistä muodostuva tukiverkko varmistaa, ettei solu luhistu kuivumisen edetessä. Siinä vaiheessa, kun solu alkaa taas ottaa vastaan vettä, kuidut häviävät. Solun toiminnot palautuvat normaaleiksi, ja karhukainen voi jatkaa aktiivista elämäänsä.

Karhukaisista otetaan mallia

Tutkimuksessa analysoitiin CAHS-proteiinien toimintaa myös karhukaisten solujen ulkopuolella – hämmästyttävin tuloksin.

Proteiinien vaikutusta testattiin hyönteis- ja ihmissoluilla, ja kummassakin tapauksessa niiden todettiin vaikuttavan havaittavasti.

Vaikka on hyvin epätodennäköistä, että ihmisten vastustuskykyä tai selviytymismahdollisuuksia parannetaan joskus karhukaisten erikoisproteiinilla, sillä voi olla tutkijoiden mukaan muita käyttötarkoituksia.

Tutkimalla proteiinia, jolla karhukaiset estävät solujaan ja kudoksiaan tuhoutumasta kuivumisen seurauksena, voidaan löytää keino säilyttää soluja ja biomolekyylejä kuivattuina. Näin on ehkä mahdollista pidentää tutkimusnäytteiden, lääkkeiden ja siirteiden säilytys- ja käyttöaikaa.

"Karhukaiset ovat kaikin puolin kiehtovia. Se ääriolosuhteiden vaihteluväli, jonka jotkin lajit kestävät, saa meidät tutkimaan ennen tuntemattomia mekanismeja ja rakenteita. Biologille tämä ala on kultakaivos", tunnustaa Takekazu Kunieda.