Nuova specie di tardigrado rivela i segreti dei poteri di resistenza alle radiazioni

Roma – Una specie di tardigrado appena descritta sta fornendo informazioni cruciali su ciò che rende queste minuscole creature a otto zampe così resistenti alle radiazioni, il che potrebbe avere implicazioni nel proteggere gli astronauti dalle radiazioni durante le missioni spaziali, eliminare l’inquinamento nucleare e migliorare le cure per il cancro. Lo rivela uno studio guidato da studio Lingqiang Zhang, biologo molecolare e cellulare presso il Beijing Institute of Lifeomics, pubblicato su Science. I tardigradi, noti anche come orsi d’acqua, sono un phylum di invertebrati protostomi celomati che comprende, al 2007, poco più di un migliaio di specie animali e, da tempo, affascinano gli scienziati per la loro capacità di resistere a condizioni estreme, tra cui radiazioni a livelli quasi 1.000 volte superiori alla dose letale per gli esseri umani. Sono note circa 1.500 specie di tardigradi, ma solo una manciata è stata studiata a fondo. Ora, gli scienziati hanno sequenziato il genoma di una nuova specie e hanno scoperto alcuni dei meccanismi molecolari che conferiscono ai tardigradi la loro straordinaria resilienza. Il loro studio ha identificato migliaia di geni dei tardigradi che diventano più attivi quando esposti alle radiazioni. Questi processi indicano un sofisticato sistema di difesa che comporta la protezione del DNA dai danni causati dalle radiazioni e la riparazione di eventuali rotture che si verificano. “Questa scoperta potrebbe aiutare a migliorare la tolleranza allo stress delle cellule umane, a vantaggio dei pazienti sottoposti a radioterapia”, ha affermato Zhang. Circa sei anni fa, Zhang e i suoi colleghi si sono avventurati nel monte Funiu nella provincia cinese di Henan per raccogliere campioni di muschio. Tornati in laboratorio e al microscopio, hanno identificato una specie di tardigrado mai documentata prima, che hanno chiamato Hypsibius henanensis. Il sequenziamento del genoma ha rivelato che la specie aveva 14.701 geni, il 30% dei quali sono esclusivi dei tardigradi. Quando i ricercatori hanno esposto l’H. henanensis a dosi di radiazioni pari a 200 e 2.000 gray, ben oltre la dose tollerabile dagli esseri umani, hanno scoperto che 2.801 geni coinvolti nella riparazione del DNA, nella divisione cellulare e nelle risposte immunitarie si sono attivati. “È come quando in tempo di guerra le fabbriche vengono riadattate per produrre solo munizioni. È quasi quel livello di riorganizzazione del funzionamento dell’espressione genica”, ha detto Bob Goldstein, un biologo cellulare presso l’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill, che studia i tardigradi da venticinque anni. “Siamo affascinati da come un organismo cambi la propria espressione genica fino al punto in cui produce così tanta trascrizione per geni specifici”, ha continuato Goldstein. Uno dei geni, chiamato TRID1, codifica una proteina che aiuta a riparare le rotture a doppio filamento nel DNA reclutando proteine ​​specializzate nei siti di danno. “Questo è un nuovo gene che, a mia conoscenza, nessuno stava studiando”, ha proseguito Goldstein. I ricercatori stimano, inoltre, che circa lo 0,5-3,1% dei geni del tardigrado siano stati acquisiti da altri organismi tramite un processo noto come trasferimento genico orizzontale. Un gene chiamato DODA1, che sembra essere stato acquisito dai batteri, consente ai tardigradi di produrre quattro tipi di pigmenti antiossidanti chiamati betalaine. Questi pigmenti possono assorbire alcune delle sostanze chimiche reattive nocive che le radiazioni causano la formazione all’interno delle cellule, che rappresentano il circa il 60 e il 70% degli effetti dannosi delle radiazioni. Gli autori hanno trattato cellule umane con una delle betalaine del tardigrado e hanno scoperto che sopravvivevano molto meglio alle radiazioni rispetto alle cellule non trattate. Studiare i meccanismi molecolari che consentono ai tardigradi di tollerare altre condizioni difficili, come temperature estreme, mancanza d’aria, disidratazione e fame, potrebbe avere ampie applicazioni”, ha sottolineato Goldstein. “Potrebbe migliorare la durata di conservazione di sostanze fragili come i vaccini, ad esempio”, ha osservato Goldstein. “Tutti i medicinali hanno una data di scadenza, i tardigradi no”, ha evidenziato Goldstein. “Confrontare questi meccanismi tra diversi tardigradi è una parte importante di questa ricerca”, ha aggiunto Nadja Møbjerg, fisiologa animale presso l’Università di Copenhagen. “Mancano ancora conoscenze sulle diverse specie di tardigradi là fuori”, ha precisato Møbjerg. “Questi animali hanno una fonte di geni protettivi che probabilmente continuerà a riversarsi altrove, il che sarà utile e interessante da capire”, ha notato Goldstein. “Vogliamo capire come funzionano e quale potenziale hanno”, ha concluso Goldstein. (30Science.com)