Тихоходки — одни из самых удивительных живых организмов нашей планеты, чрезвычайно приспособленные к выживанию в самых экстремальных условиях. В ходе недавнего исследования учёные выяснили, какой именно молекулярный механизм включает в организмах этих невероятных беспозвоночных режим неуязвимости.
Восьминогие тихоходки способны переживать экстремальную жару и холод, засуху и воздействие радиации, на время превращаясь в обезвоженную версию самих себя, известную как «тун». При этом эти микроскопические беспозвоночные уменьшаются втрое, прячут все восемь лап и сворачиваются в тугой шарик. На весь неблагоприятный период животное экстремально замедляет свой метаболизм, впадая в состояние криптобиоза, именуемое ангидробиозом (обезвоженный анабиоз). В зависимости от условий, в таком состоянии тихоходка может пребывать на протяжении многих часов, месяцев и даже лет. Прежние исследования раскрыли детали самого процесса анабиоза, однако до недавнего времени учёные не знали, что служит для него спусковым механизмом.
Команда исследователей из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле идентифицировала молекулярный «переключатель» трансформации тихоходок. В качестве модельного организма для их эксперимента выступил вид Hypsibius exemplaris. Животное помещали в растворы с высоким содержанием соли, сахара, перекиси водорода, а также остужали до -80 °C. Анализ показал, что тихоходки располагают неким молекулярным сенсором на основе аминокислоты — цистеина, который реагирует на изменение условий окружающей среды и запускает процесс ангидробиоза.
В частности, учёные обнаружили, что в экстремальных условиях в клетках тихоходок происходит накопление свободных радикалов — молекул и атомов кислорода, которые «крадут» электроны у других атомов. В норме при высокой концентрации свободных радикалов клетки испытывают окислительный стресс, который приводит к их повреждению. Однако в случае тихоходок этот процесс служит спусковым механизмом для входа в состояние криптобиоза за счёт окисления цистеина свободными радикалами кислорода. Данный процесс является обратимым, потому, когда условия среды нормализуются, организм тихоходки получает новый молекулярный сигнал, позволяющий вернуть животное в нормальное состояние. Когда исследователи заблокировали окисление цистеина в клетках тихоходок, они потеряли свою суперспособность. Таким образом учёным удалось доказать, что именно данная аминокислота служит ключевой частью регуляторного механизма неуязвимости беспозвоночных.