Paul Bartels krijgt een kick elke keer dat hij een nieuwe soort tardigrade ontdekt, het fylum van microscopische dieren dat het best bekend staat om zowel vreemd schattig te zijn als in staat om het vacuüm van de ruimte te overleven.

“Het eerste paper dat ik schreef waarin ik een nieuwe soort beschreef, was er een moederlijk-vaderlijk gevoel – alsof ik dit nieuwe ding net had gebaard,” zei hij in 2016.

De rush komt, gedeeltelijk, omdat tardigrades de meest fascinerende dieren zijn die de wetenschap kent, in staat om te overleven in zo ongeveer elke denkbare omgeving. “Er zijn sommige ecosystemen op Antarctica die nunataks worden genoemd, waar de wind sneeuw en ijs wegblaast, waardoor rotspartijen bloot komen te liggen, en de enige dingen die daarop leven zijn korstmossen en tardigrades,” zegt Bartels, een ongewervelde zoöloog aan het Warren Wilson College in North Carolina.

Opraap een stukje mos, en je vindt tardigrades. In de grond: tardigrades. De oceaan: je snapt het. Ze leven op elk continent, in elk klimaat en op elke breedtegraad. Hun extreme veerkracht heeft hen in staat gesteld de hele planeet te veroveren.

En hoewel biologen al sinds de dageraad van de microscoop over tardigrades weten, beginnen ze nu pas te begrijpen hoe deze opmerkelijke organismen in staat zijn overal te overleven. Biologen zoals Bartels hebben wereldwijd meer dan 1000 soorten tardigrades bestudeerd, in een poging om hun opmerkelijke vermogen om te overleven om te keren. Dit is wat ze tot nu toe hebben geleerd.

1) Eerst het belangrijkste: Tardigrades zijn griezelig schattig

Tardigrades lijken het type dier dat Pixar zou opnemen in een levensbevestigende en toch hartverscheurende kinderfilm. “Ze zijn erg charismatisch,” zegt Bartels.

Je hoeft er maar naar een te kijken en je ziet waarom.

Tardigrades – die tot een millimeter lang worden – zwemmen met vier sets stompe poten die veel te klein lijken voor hun lichaam. Aan het eind van elke poot zit een stel stompelige klauwtjes. Tardigrades hobbelen in het water rond, zoals een beer dat doet wanneer hij een rivier oversteekt. Vandaar hun bijnaam, “waterberen.”

Tardigrades kunnen hun kop onafhankelijk van hun lichaam bewegen, en sommige soorten hebben ogen. Als je ze onder de microscoop bekijkt, staren ze recht terug, onaangedaan door mensen.

2) Tardigrades kunnen in tuns veranderen – waardoor ze zowat overal kunnen overleven

De meeste microscopische diertjes hebben water nodig om te overleven – anders kunnen ze verdampen als ze uit het water worden gehaald.

Maar tardigrades niet.

Wanneer ze uit het water worden gehaald en opgedroogd, kunnen tardigrades veranderen in een cellulaire vesting, waarbij ze hun poten en hoofd instoppen en een compacte pilvorm vormen die een “tun” wordt genoemd.”

In deze tun-staat produceren de tardigrades glycerol (antivries), en scheiden ze ook trehalose af, een eenvoudige suiker met opmerkelijke conserveringseigenschappen. “Trehalose wordt gezien als een cocon die de biomolecule vasthoudt in een glasachtige matrix, zoals barnsteen die insecten omhult,” verklaart een artikel uit 2009 in Protein Science. Wanneer de trehalose kristalliseert, wordt de tardigrade gemummificeerd in een glazen harnas.

Dit proces wordt vitrificatie genoemd, en wetenschappers hebben geprobeerd het te repliceren voor gebruik bij de bescherming van andere delicate cellulaire weefsels zoals sperma en eieren.

In deze staat van winterslaap, kunnen de tunen zo ongeveer elke aanval weerstaan. Kokend water en temperaturen in de buurt van het absolute nulpunt (d.w.z. zo koud als koud kan worden) laten hen niet schrikken.

In 2007 lanceerde het Europees Ruimteagentschap een satelliet met (onder andere) een lading tardigrades in tun-vorm, en stelde ze selectief bloot aan het vacuüm van de ruimte en kosmische straling. Tien dagen later werden de tardigrades naar de aarde teruggebracht en opnieuw gehydrateerd. Opmerkelijk genoeg overleefde een handvol van hen zowel de straling als het vacuüm, waardoor zij de eerste dieren in de geschiedenis zijn die een volledige blootstelling aan de ruimte hebben overleefd.

Onderzoek heeft ook aangetoond dat de tuns een druk tot 87.022,6 pond per vierkante inch kunnen overleven – zes keer zoveel als wat je zou vinden in het diepste deel van de oceaan. (Rond 43,00 PSI sterven “de meeste bacteriën en meercellige organismen,” meldde Nature.)

Als een tun vermindert de tardigrade zijn metabolisme met 99,99 procent terwijl het wacht op een meer geschikte omgeving. Er zijn zelfs meldingen van tardigraden die meer dan 100 jaar hebben overleefd voordat ze opnieuw werden gehydrateerd.

In 1983 verzamelde een team van Japanse wetenschappers op een reis door Antarctica een aantal tardigraden en stopte ze dertig jaar lang in een diepvriezer. Toen de tardigrades in mei 2014 ontdooiden, zochten ze geen wraak op de mensheid voor hun gevangenschap. In plaats daarvan slenterden ze rond op een bord agar-gel alsof er niets gebeurd was. En toen plantten ze zich voort.

Kijk hieronder hoe ze weer ontwaken:

Tardigrades hebben verschillende aanpassingen voor een grote verscheidenheid aan bedreigingen van de omgeving. In hete omstandigheden geven ze hitteschok-eiwitten af, die voorkomen dat andere eiwitten kromtrekken. Sommige tardigrades kunnen bubbelachtige cysten vormen rond hun lichaam. Zoals puffer jackets, laten de cysten hen toe om in barre klimaten te overleven zonder in volledige tun modus te moeten terugkeren.

En wetenschappers hopen te leren hoe zij deze opmerkelijke aanpassingen voor andere organismen kunnen nabootsen. (Er zijn enkele kleine aanwijzingen dat het inbrengen van een tardigrade-eiwit in menselijke cellen helpt de menselijke cellen tegen straling te beschermen.)

Tardigrades worden soms aangeduid als “extremofielen,” een term die wordt gebruikt om superharde bacteriën te beschrijven die kunnen leven op oceaanopeningen en andere extreem onherbergzame omgevingen. Bartels verduidelijkt dat het geen extremofielen zijn, omdat ze niet echt “leven” en zich in tun-modus voortbewegen. “Het is heel gemakkelijk om ze te doden als ze in hun normale omgeving rondlopen,” zegt Bartels.

Maar in hun tun-vorm zijn ze extreem moeilijk te doden. En in de nasleep van een cataclysme zoals een asteroïde inslag, zijn ze waarschijnlijk de laatste levende wezens op Aarde. Om alle tardigrades op aarde te doden, zo stelden de auteurs van een Nature’s Scientific Reports-paper uit 2017, zou een gebeurtenis nodig zijn met genoeg kracht om alle oceanen te laten verdampen. Verwacht dus dat tardigrades tot het bittere einde van de aarde zullen overleven.

3) Ze hebben een uur lang seks

Als we dat allemaal weten over hoe tardigrades zichzelf beschermen tegen bedreigingen, zouden we moeten weten hoe ze paren, toch? Right?

“Hoewel tardigrades al bijna 245 jaar worden bestudeerd en er inmiddels meer dan 1200 soorten zijn beschreven, zijn er maar een paar publicaties over de levensgeschiedenis of het paringsgedrag van tardigrades,” leggen onderzoekers van het Duitse Museum of Natural History Görlitz uit in het Journal of Zoological Systems and Evolutionary Research, schreven ze in 2016.

Dus de onderzoekers gingen op pad om de leemte in de wetenschap te corrigeren, door 30 tardigradekoppels te filmen die copuleerden voor een studie van de eerste soort.

Het resultaat: Voor de eerste keer gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift, is hier een video van twee tardigrades die het doen.

Ja, het is een beetje moeilijk om te zien wat er gebeurt. Gelukkig hebben de wetenschappers een cartoon diagram getekend om te helpen. Het komt erop neer dat het mannetje (onderaan het diagram en aan de rechterkant van de GIF) zich om het hoofd van het vrouwtje krult en zich daar met zijn voorpoten vasthoudt. Het vrouwtje stimuleert vervolgens het mannetje “door haar styletten te bewegen en de zuigende keelholte samen te trekken,” aldus de auteurs van de studie.

De wetenschappers merken op dat het hele proces ongeveer een uur duurt, gedurende welke “sperma meerdere malen ejaculeert.” Nu kunnen we marathon copulatie toevoegen aan de lijst van de indrukwekkende vaardigheden van dit dier.

4) Tardigrades zijn vaak de eersten die pionieren in nieuwe ecosystemen

Byron Adams, een bioloog van de Brigham Young University, legt uit dat tardigrades vaak de eersten zijn om nieuwe, barre omgevingen te koloniseren. Zij fungeren als de stichtende schakels in voedselketens.

Een voorbeeld: “Wanneer een vulkaan uitbarst en gesmolten lava over alles in het ecosysteem stroomt, is alles in dat ecosysteem dood,” schrijft hij in een e-mail. “Tardigrades behoren tot de allereerste meercellige dieren die koloniseren. De tardigrades voeden zich met de microben die in deze omgeving leven.” De tardigrades, op hun beurt, accumuleren de essentiële elementen voor het leven – zoals stikstof, koolstof en fosfor – die vervolgens planten en andere levensvormen in staat stellen om zich te vestigen.

Adams heeft veldwerk verricht op Antarctica, bestuderend hoe smeltende permafrost het microscopische ecosysteem daar zal beïnvloeden. Omdat tardigrades alomtegenwoordig zijn, zullen ze waarschijnlijk een rol spelen in hoe het Antarctische continent verandert met een opwarmend klimaat.

“Ze zetten het podium voor andere organismen,” zei Adams in 2016. “Zij creëerden de niches waarin andere, complexere organismen evolueerden. En ik denk dat dat helemaal cool is.”

5) Zowat iedereen kan nieuwe tardigrade-soorten ontdekken

Omdat tardigrades elke omgeving kunnen overleven, hebben ze zich over de hele wereld voortgeplant. Als je een steen in je achtertuin opraapt, leven er waarschijnlijk tardigrades onder. Hoewel er al meer dan 1000 soorten zijn geïdentificeerd, worden er elk jaar meer ontdekt.

Een van Bartels’ studentenklassen ontdekte een nieuwe soort aan de kust van South Carolina. De klas stemde ervoor om de soort naar spaghetti te noemen – gewoon omdat het kon. “Ze werden echt opgewonden,” zei Bartels.

Carleton College heeft een handige veldgids om tardigrades te vinden . Slechts vijf eenvoudige stappen! U kunt een supergoedkope zakmicroscoop kopen die aan een mobiele telefooncamera kan worden bevestigd om ze te bekijken.

1. Verzamel een klompje mos of korstmos (droog of nat) en leg het in een ondiepe schaal, zoals een petrischaal.

2. Laat het 3-24 uur weken in water (bij voorkeur regenwater of gedestilleerd water).

3. Verwijder overtollig water uit de schaal en gooi het weg.

4. Schud of knijp de mos/ korstmosklontjes boven een ander doorzichtig schaaltje om ingesloten water op te vangen.

5. Onderzoek het water met een stereomicroscoop met een laag objectief.

6. Breng met een micropipet de tardigrades over op een objectglaasje, dat met een hoger vermogen onder een samengestelde microscoop kan worden bekeken.

6) Hadden we al gezegd dat ze vreemd schattig zijn?