Paul Bartels dostaje wylewu za każdym razem, gdy odkrywa nowy gatunek tardigrady, azylu mikroskopijnych zwierząt najlepiej znanych z tego, że są zarówno dziwnie urocze, jak i zdolne do przetrwania w próżni kosmosu.

„Pierwsza praca, którą napisałem opisując nowy gatunek, była matczyno-ojcowskim uczuciem – jakbym właśnie urodził tę nową rzecz”, powiedział w 2016.

Podekscytowanie przychodzi, po części, ponieważ tardigrady są najbardziej fascynującymi zwierzętami znanymi nauce, zdolnymi do przetrwania w prawie każdym środowisku, jakie można sobie wyobrazić. „Istnieją ekosystemy na Antarktydzie zwane nunatakami, gdzie wiatr rozwiewa śnieg i lód, odsłaniając wychodnie skalne, a jedyne rzeczy, które na nich żyją to porosty i tardigrady,” mówi Bartels, zoolog bezkręgowców w Warren Wilson College w Północnej Karolinie.

Podnieś kawałek mchu, a znajdziesz tardigrady. W glebie: tardigrady. W oceanie: już wiesz. Żyją na każdym kontynencie, w każdym klimacie i na każdej szerokości geograficznej. Ich niezwykła odporność pozwoliła im podbić całą planetę.

I choć biolodzy wiedzą o tardigradach od zarania mikroskopu, dopiero zaczynają rozumieć, w jaki sposób te niezwykłe organizmy są w stanie przetrwać wszędzie. Biolodzy tacy jak Bartels badali ponad 1000 gatunków tardigrad na całym świecie, próbując odwrócić inżynierię ich niezwykłej zdolności do przetrwania. Oto, czego dowiedzieli się do tej pory.

1) Najpierw rzeczy najważniejsze: Tardigrades są niesamowicie urocze

Tardigrades wydają się być typem zwierzęcia, które Pixar przedstawiłby w pełnym życia, a jednocześnie chwytającym za serce filmie dla dzieci. „Są bardzo charyzmatyczne”, mówi Bartels.

Wystarczy spojrzeć na jednego, a zobaczysz dlaczego.

Tardigrades – które dorastają do milimetra długości – pływają z czterema zestawami tępych nóg, które wydają się o wiele za małe dla ich ciał. Na końcu każdej nogi jest zestaw stubby małych pazurów. Tardigrades poruszają się w wodzie, podobnie jak niedźwiedź podczas przeprawy przez rzekę. Stąd ich przydomek, „wodne niedźwiedzie.”

Tardigrady mogą poruszać głową niezależnie od ciała, a niektóre gatunki mają oczy. Kiedy patrzysz na nie pod mikroskopem, patrzą prosto w oczy, niezrażone ludźmi.

2) Tardigrady mogą przekształcać się w tuńczyki – co pozwala im przetrwać prawie wszędzie

Większość mikroskopijnych zwierząt potrzebuje wody, aby przetrwać – w przeciwnym razie mogą wyparować, jeśli zostaną wyjęte z wody.

Ale nie tardigrady.

Po wyjęciu z wody i wysuszeniu, tardigrades mogą przekształcić się w komórkową fortecę, chowając swoje nogi i głowę, tworząc zwarty kształt pigułki zwanej „tun.”

W tym stanie tun, tardigrades produkują glicerol (środek przeciw zamarzaniu), a także wydzielają trehalozę, cukier prosty o niezwykłych właściwościach konserwujących. „Trehaloza jest postrzegana jako kokon, który zatrzymuje biomolekułę wewnątrz szklistej matrycy, jak bursztyn otaczający owady”, wyjaśnia artykuł z 2009 roku w Protein Science. Kiedy trehaloza się krystalizuje, tardigrade staje się zmumifikowana w szklanej zbroi.

Ten proces nazywa się witryfikacją, a naukowcy próbują go odtworzyć do użytku w ochronie innych delikatnych tkanek komórkowych, takich jak sperma i jaja.

W tym stanie hibernacji, tardigrade może wytrzymać prawie każdy atak. Wrząca woda i temperatury bliskie zera absolutnego (tzn. tak zimne, jak zimne się robi) ich nie przerażają.

W 2007 roku, Europejska Agencja Kosmiczna uruchomiła satelitę niosącego (między innymi), ładunek tardigradów w formie tun, i selektywnie wystawiła je na działanie próżni kosmicznej i promieniowania kosmicznego. Dziesięć dni później tardigrady powróciły na Ziemię i zostały ponownie uwodnione. Co niezwykłe, garstka z nich przeżyła zarówno promieniowanie, jak i próżnię, co czyni je pierwszymi zarejestrowanymi zwierzętami, które przeżyły całkowitą ekspozycję w przestrzeni kosmicznej.

Badania wykazały również, że tunele mogą przetrwać ciśnienie do 87 022,6 funtów na cal kwadratowy – sześć razy więcej niż można znaleźć w najgłębszej części oceanu. (Około 43,00 PSI, „większość bakterii i organizmów wielokomórkowych umiera”, donosi Nature.)

Jako tunel, tardigrade zmniejsza swój metabolizm o 99,99 procent, czekając na bardziej odpowiednie środowisko. Były nawet raporty o tunelach przeżywających więcej niż 100 lat przed nawodnieniem.

W 1983 roku zespół japońskich naukowców podczas podróży przez Antarktydę zebrał kilka tardigrad i umieścił je w głębokim zamrożeniu na trzydzieści lat. Kiedy tardigrady odmroziły się w maju 2014 roku, nie szukały zemsty na ludzkości za swoje uwięzienie. Zamiast tego kręciły się po talerzu z żelem agarowym, jakby nic się nie stało. A potem się rozmnożyły.

Zobacz ich ponowne przebudzenie poniżej:

Tardigrady mają różne przystosowania do różnorodnych zagrożeń środowiskowych. W gorących warunkach, uwalniają białka szoku cieplnego, które zapobiegają odkształcaniu się innych białek. Niektóre tardigrades mogą tworzyć bąbelkowe cysty wokół ciała. Jak kurtki puffer, cysty pozwalają im przetrwać w surowym klimacie bez konieczności powrotu do pełnego trybu tun.

I naukowcy mają nadzieję dowiedzieć się, jak naśladować te niezwykłe adaptacje dla innych organizmów. (Istnieją niewielkie dowody na to, że wprowadzenie białka tardigrad do ludzkich komórek pomaga chronić ludzkie komórki przed promieniowaniem.)

Tardigrady są czasami określane jako „ekstremofile”, termin używany do opisania super odpornych bakterii, które mogą żyć na oceanicznych otworach wentylacyjnych i innych ekstremalnie niegościnnych środowiskach. Bartels wyjaśnia, że nie są one ekstremofilami, ponieważ tak naprawdę nie „żyją” i poruszają się w trybie tunelowym. „Bardzo łatwo jest je zabić, gdy są na wolności w swoim normalnym środowisku”, mówi Bartels.

Ale w ich formie tunelu, są one niezwykle trudne do zabicia. A w następstwie kataklizmu, takiego jak uderzenie asteroidy, byłyby prawdopodobnie ostatnimi żywymi istotami na Ziemi. Aby zabić wszystkie tardigrady na Ziemi, autorzy artykułu z 2017 roku w Nature’s Scientific Reports twierdzili, że potrzebne byłoby wydarzenie o mocy wystarczającej do wyparowania wszystkich oceanów. Spodziewaj się więc, że tardigrady przetrwają do gorzkiego końca Ziemi.

3) Uprawiają seks przez godzinę

Jeśli wiemy to wszystko o tym, jak tardigrady chronią się przed zagrożeniami, powinniśmy wiedzieć, jak kopulują, prawda? Right?

„Chociaż tardigrades są badane od prawie 245 lat i do tej pory opisano ponad 1200 gatunków, istnieje tylko kilka publikacji dotyczących historii życia lub zachowań godowych tardigrades”, naukowcy z niemieckiego Muzeum Historii Naturalnej Görlitz wyjaśniają w Journal of Zoological Systems and Evolutionary Research napisali w 2016 roku.

Więc badacze wyruszyli, aby poprawić lukę w nauce, filmując 30 par tardigradów kopulujących dla pierwszego w swoim rodzaju badania.

Wynik: Po raz pierwszy opublikowany w czasopiśmie naukowym, oto wideo dwóch tardigradów dostających to na.

Tak, to jest trochę trudne, aby zobaczyć, co się dzieje. Na szczęście naukowcy narysowali rysunkowy diagram, aby pomóc. Zasadniczo, samiec (na dole diagramu i po prawej stronie GIF) zwija się wokół głowy samicy i przytrzymuje się tam przednimi łapami. Samica następnie stymuluje samca „przez poruszanie jej stylets i kontraktowania ssania gardła ,” według autorów badania.

Naukowcy zauważyć cały proces trwa około godziny, podczas której „nasienie wytrysnął kilka razy.” Teraz możemy dodać maraton kopulacji do listy imponujących zdolności tego zwierzęcia.

4) Tardigrades are often the first to pioneer new ecosystems

Byron Adams, biolog z Brigham Young University, wyjaśnia, że tardigrades often are the first to colonize new, harsh environments. Działają jako ogniwa założycielskie w łańcuchach pokarmowych.

Przykład: „Kiedy wybucha wulkan i roztopiona lawa zalewa wszystko w ekosystemie, wszystko w tym ekosystemie jest martwe”, pisze w e-mailu. „Tardigrades są jednymi z pierwszych wielokomórkowych zwierząt, które kolonizują. Tardigrady żywią się mikrobami, które żyją w tym środowisku”. Tardigrady z kolei gromadzą elementy niezbędne do życia – takie jak azot, węgiel i fosfor – które następnie pozwalają roślinom i innym formom życia przenieść się do środka.

Adams prowadził prace terenowe na Antarktydzie, badając, w jaki sposób topniejąca wieczna zmarzlina wpłynie na tamtejszy mikroskopijny ekosystem. Ponieważ tardigrady są wszechobecne, prawdopodobnie odegrają rolę w tym, jak kontynent antarktyczny zmienia się wraz z ocieplającym się klimatem.

„Ustawiły scenę dla innych organizmów”, powiedział Adams w 2016 roku. „Stworzyły nisze, w których wyewoluowały inne, bardziej złożone organizmy. I myślę, że to jest zupełnie fajne.”

5) Po prostu każdy może odkryć nowe gatunki tardigrad

Ponieważ tardigrady mogą przetrwać w każdym środowisku, rozmnożyły się na całym świecie. Jeśli podnosisz kamień na swoim podwórku, prawdopodobnie żyją pod nim jakieś tardigrady. Choć zidentyfikowano już ponad 1000 gatunków, każdego roku odkrywane są kolejne.

Jedna z klas licencjackich Bartelsa odkryła nowy gatunek na wybrzeżu Karoliny Południowej. Klasa zagłosowała za nazwaniem gatunku po spaghetti – tylko dlatego, że mogli to zrobić. „Byli naprawdę podekscytowani”, powiedział Bartels.

Carleton College ma poręczny przewodnik terenowy, aby znaleźć tardigrades . Tylko pięć łatwych kroków! Możesz kupić super-tani mikroskop kieszonkowy, który mocuje się do kamery telefonu komórkowego, aby je zobaczyć.

1. Zbierz kępę mchu lub porostu (suchego lub mokrego) i umieść w płytkim naczyniu, takim jak szalka Petriego.

2. Namocz w wodzie (najlepiej deszczówce lub wodzie destylowanej) na 3-24 godziny.

3. Usuń i wyrzuć nadmiar wody z naczynia.

4. Potrząśnij lub ściśnij kępę mchu/porostu nad innym przezroczystym naczyniem, aby zebrać uwięzioną wodę.

5. Zaczynając na niskim obiektywie, zbadaj wodę za pomocą mikroskopu stereoskopowego.

6. Użyj mikropipety do przeniesienia tardigradów na szkiełko, które można obserwować z wyższą mocą pod mikroskopem złożonym.

6) Czy wspomnieliśmy, że są dziwnie urocze?