نصیحت‌های خرس آبی برای زنده ماندن در سفرهای فضایی

الهام سروری

۲۹ تیر ۱۴۰۱ | ۱۰:۲۴ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۵ دقیقه

نصیحت‌های خرس آبی برای رفع مشکلات سفرهای فضایی

بر روی زمین هیچ جانوری سخت‌جان‌تر از تاردیگراد کوچک «Tardigrade» نیست؛ موجودی که می‌تواند در در دمای منفی ۲۷۲ درجه سانتی‌گراد یا در خلاء محضِ فضای خارج از کره‌ی زمین زنده بماند! این جانور حتی می‌تواند در معرض پرتوهای ایکسی ۵۰۰ برابر بیشتر از حدی که انسان را می‌کشد به راحتی قرار گیرد و زنده بماند!

به عبارت دیگر، تاردیگرادها می‌توانند شرایطی را تحمل کنند که حتی در زمین وجود ندارد. طبیعتا این انعطاف‌پذیری ماورایی، همراه با ظاهر دوست داشتنی و تا حدی مومورکننده‌ی آن‌ها، این موجودات را به گونه‌ی مورد علاقه‌ی دوستداران حیوانات تبدیل کرده است. در عین حال جالب است بدانید که محققان با بررسی و کندوکاو بیشتر در این حیوانات میکروسکوپی که به اندازه‌ی یک کنه هستند، می‌توانند بفهمند که چگونه انسان‌ها و محصولات زراعی را برای مقابله با شرایط سخت سفرهای فضایی آماده کنند.

خرس آبی؛ سرسخت‌ترین موجود روی زمین!

ممکن است تعجب‌آور به نظر برسد، اما فناناپذیری تاردیگرادها از سازگاری آن با محیط زندگی‌اش ناشی می‌شود! درواقع این موجود دوست‌داشتنی در مکان‌های به ظاهر بی‌دردسری مانند توده‌های خنک و مرطوب خزه‌ها که روی دیوار باغ پراکنده شده‌اند، زندگی می‌کنند. با توجه به همین زیستگاه و ظاهر پفی این موجودات، برخی از مردم تاردیگرادها را خرس آبی یا خوک خزه می‌نامند.

یک نمونه تاردیگراد معروف به خرس آبی یا خوک خزه

اما با تغییرات آب‌وهوایی محل زندگی تاردیگرادها هم می‌تواند چندین بار در سال خشک شود و همانطور که احتمالا می‌دانید خشک شدن محیط برای اکثر موجودات زنده‌ای که در محیط‌های مرطوب زندگی می‌کنند، بسیار فاجعه‌بار است. به طور کلی خشکی می‌تواند سلول‌های موجودات زنده را همچون انجماد، خلاء و تشعشعات مورد آسیب قرار دهد. برای یک موجود زنده، خشک شدن اتفاقی است که منجر به ایجاد سطح بالایی از پراکسیدها و دیگر گونه‌های فعال اکسیژن می‌شود؛ در چنین حالتی این مولکول‌های سمی، دی ان ای (DNA) سلول را به قطعات کوتاه (درست مانند تشعشعات) می‌شکنند!

همچنین خشک شدن باعث چروک شدن و ترک خوردن غشای سلولی می‌شود و می‌تواند منجر به بازی تاشدگی پروتئین‌های حساس شود و آن‌ها را مانند هواپیماهای کاغذی مچاله شده، بی فایده کند. در این میان تاردیگرادها استراتژی‌های ویژه‌ای برای مقابله با این نوع آسیب‌ها دارند!

تاخوردگی پروتئین «Protein folding» فرآیندی است که طی آن یک زنجیره پروتئینی به ساختار سه بعدی اصلی خود تبدیل می‌شود، در چنین حالتی پروتئین از نظر بیولوژیکی کاربردی می‌شود.

با خشکی تاردیگراد یا خرس آبی، سلول‌های آن چندین پروتئین عجیب را به بیرون می‌ریزد که شبیه هیچ چیزی در سایر حیوانات دیگر نیست! پروتئین‌ها در آب حالتی شُل و بی‌شکل دارند، اما با ناپدید شدن و از بین رفتن آب، پروتئین‌ها خود به خود به الیافی به صورت متقاطع و یا ضربدری تبدیل می‌شوند که فضای داخلی سلول را پر می کنند. درواقع همچون بادام‌زمینی‌ای در پوستی سخت، الیاف متقاطع از غشاها و پروتئین‌ها پشتیبانی و از شکستن یا باز شدن آن‌ها جلوگیری می‌کنند.

زمانی که تاردیگراد آب خود را از دست می‌دهد یا خشک می‌شود، سلول‌های آن پروتئین‌هایی به صورت متقاطع یا ضربدری ایجاد می‌کنند (قابل مشاهده در تصویر) که از غشای سلول‌های آن محافظت می‌کنند.

پروتئین سرکوب‌کننده‌ی آسیب و نقش آن در مقاوم‌سازی انسان‌ها

در کنار این مورد جالب است بدانید که حداقل دو گونه از تاردیگرادها پروتئین دیگری تولید می‌کنند که در هیچ حیوان دیگری روی زمین یافت نمی‌شود! این پروتئین که به اختصار «Dsup» یا سرکوب‌کننده‌ی آسیب (Damage suppressor)، نامیده می‌شود، این قابلیت را دارد که به دی ان ای پیوند بخورد و احتمالا به طور فیزیکی از آن در برابر اشکال فعال مولکول اکسیژن محافظت کند.

با توجه به آنچه تا به اینجا ارائه شد، تقلید از خرس آبی در آینده می‌تواند به انسان برای بقا در فضای بیرون از زمین کمک کند. در کنار آن می‌توان با مهندسی محصولات غذایی، مخمر و حشرات، پروتئین‌های تاردیگراد را تولید کرد! در چنین حالتی محصولات غذایی، حشرات و غیره، می‌توانند در فضاپیماهایی که سطوح تشعشعات در آن نسبت به زمین بسیار بیشتر است، به راحتی و به شکلی کارآمدتر رشد کنند! در همین راستا جالب است بدانید که قبلاً محققان در آزمایشگاه ژنِ پروتئین Dsup را به سلول‌های انسانی وارد کرده‌اند و نتیجه واقعا شگفت‌انگیز بود! بسیاری از آن سلول‌های اصلاح شده می‌توانستند از سطوح بالای اشعه ایکس یا مواد شیمیایی پراکسید که سلول‌های معمولی را می‌کشند، جان سالم به در ببرند.

همچنین زمانی که ژن Dsup به گیاهان تنباکو «Tobacco Plants» (که مدلی آزمایشی برای محصولات غذایی در نظر گرفته می‌شود)، اعمال شد. نتیجه‌ی این کار نشان داد که این پروتئین از گیاهان در برابر قرار گرفتن در معرض یک ماده شیمیایی آسیب‌رسان به DNA به نام اتیل متان سولفونات «ethyl methanesulfonate»‌ محافظت می‌کند. به طور کلی گیاهان دارای ژن اضافی سریع‌تر از گیاهان بدون ژن رشد کردند و دی ان ای مواردی که Dsup به آن‌ها اضافه شده بود، در مواجهه با اشعه ماوراء بنفش، کم‌تر دچار آسیب شده بود!

تاردیگرادهای میکروسکوپی به لطف سازگاری‌های مولکولی منحصر به فرد می‌توانند در برابر سرمای منجمدکننده، خشک شدن و سطح بالایی از تشعشعات مقاومت کنند!

خرس آبی و دستاوردهای آینده

طی تحقیقات انجام شده در این حوزه، پروتئین‌های تاردیگرادها نشانه‌های اولیه محافظت از انسان را نشان داده‌اند. چراکه محققان در ۱۸ مارس امسال گزارش دادند که وقتی برای تولید این پروتئین‌ها دست به اصلاحات سلولی زدند، سلول‌های انسانی در برابر کمپتوتسین «Camptothecin» که یک عامل کشنده برای سلول است، مقاوم شدند! درواقع طی این روند، پروتئین‌های تاردیگرادها این کار را با مهار آپوپتوز «Apoptosis» انجام دادند؛ به این معنی که برنامه‌ای به منظور خود تخریبی سلولی که اغلب با قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مضر یا تشعشعات ایجاد می‌شود، را اجرا می‌کنند. بنابراین، اگر محققان موفق شوند که در زمینه‌ی ایجاد مقاومت سلولی در خارج از زمین به بالاترین نقطه برسند، ممکن است تا حدی مدیون خرس آبی باشن، چراکه این کار را با ایستادن بر روی شانه‌های کوچک خرس آبی حیاط خلوت شما، انجام داده‌اند!