Los Osos de Agua o tardígrados y los mecanismos de su supervivencia a la deshidratación
Fuente: Colaje imágenes Google
Ya os hemos hablado en alguna ocasión de los tardígrados, unos invertebrados muy graciosos que pueden observarse, tras su extracción del suelo. Desconocidos para la mayor parte de los ciudadanos se hicieron famosos por sobrevivir en la ingravidez del espacio exterior en una expedición espacial, como os comentamos en su momento.
Con simples lupas binoculares. A mí me fascinaron la primera vez que los vi con ojos de novato, en 1978. Ya en Wikipedia se dan cuenta de sus características, taxonomía, filogenia, etc. Resulta deplorable constatar que apenas existen expertos dedicados a su taxonomía, por lo que las cifras acerca de su biodiversidad no pueden considerarse más que una bruta subestimación, como también su importancia en el ecosistema suelo. De hecho, si se busca en Internet español, la mayoría de los ítems son por sus travesuras espaciales, que no por su interés científico. ¡Lamentable!. Hoy simplemente nos limitamos a dar forma a esta entradilla que deviene de una nota de prensa que habla de unA de sus más admiradas características, la resistencia a la deshidratación.
Tan solo la expongo para que los docentes pueden explicar las razones de las andanzas siderales de estos graciosos (sobre todo al moverse en la placa petri) invertebrados del suelo.
Juan José Ibáñez
Tardigrada – Wikipedia, la enciclopedia libre
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Cómo los tardígrados sobreviven a la deshidratación
Los tardígrados, apeser de su minúsculo tamaño, contienen una gran cantidad de secretos biológicos. Algunas especies de tardígrados, u osos de agua como también se conocen las pequeñas criaturas acuáticas, pueden sobrevivir en diferentes ambientes a menudo hostiles o incluso fatales para la mayoría de las formas de vida. Por primera vez, los investigadores describen un nuevo mecanismo que explica cómo algunos tardígrados pueden soportar una deshidratación extrema sin morir. Exploraron las proteínas que forman un gel durante la deshidratación celular. Este gel se endurece para apoyar y proteger las células del estrés mecánico que de otro modo las mataría. También se ha demostrado que estas proteínas funcionan en células de insectos e incluso muestran una funcionalidad limitada en células cultivadas humanas.
Los tardígrados a menudo llaman la atención sobre sí mismos, a pesar de ser tan pequeños. Su extraña capacidad para sobrevivir en situaciones que matarían a la mayoría de los organismos ha capturado la imaginación del público. Uno podría imaginar fácilmente que, al decodificar sus secretos, podríamos aplicar el conocimiento a nosotros mismos para hacer que los humanos sean más resistentes a las temperaturas extremas, las presiones e incluso la deshidratación. Esto es solo ciencia ficción por ahora, aunque, sin embargo, los investigadores, también cautivados por las criaturas microscópicas, buscan comprender los mecanismos responsables de su robustez, ya que esto también podría traer otros beneficios.
«Aunque el agua es esencial para toda la vida que conocemos, algunos tardígrados pueden vivir sin ella potencialmente durante décadas. El truco está en cómo sus células lidian con este estrés durante el proceso de deshidratación», dijo el profesor asociado Takekazu Kunieda del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Tokio.
«Se cree que a medida que el agua sale de una célula, algún tipo de proteína debe ayudar a la célula a mantener la fuerza física para evitar colapsar sobre sí misma. Después de probar varios tipos diferentes, hemos encontrado que las proteínas solubles en calor (CAHS) abundantes en citoplasma, exclusivas de los tardígrados, son responsables de proteger sus células contra la deshidratación».
Las proteínas CAHS que forman filamentos similares a geles a medida que una célula cultivada humana sufre deshidratación. Crédito: A Tanaka y T Kunieda.
Investigaciones recientes sobre las proteínas CAHS revelan que pueden detectar cuándo la célula que las encapsula se deshidrata, y es entonces cuando entran en acción. Las proteínas CAHS forman filamentos similares a geles a medida que se secan. Estos forman redes que apoyan la forma de la célula a medida que pierde su agua. El proceso es reversible, por lo que a medida que las células tardígradas se rehidratan, los filamentos retroceden a una velocidad que no causa estrés indebido en la célula. Curiosamente, sin embargo, las proteínas exhibieron el mismo tipo de acción incluso cuando se aislaron de células tardígradas.
«Tratar de ver cómo se comportaban las proteínas CAHS en las células de insectos y humanos presentó algunos desafíos interesantes», dijo el autor principal Akihiro Tanaka, un estudiante graduado en el laboratorio. «Por un lado, para visualizar las proteínas, necesitábamos teñirlas para que aparecieran bajo nuestros microscopios. Sin embargo, el método típico de tinción requiere soluciones que contengan agua, lo que obviamente confunde cualquier experimento donde la concentración de agua es un factor que se busca controlar. Así que recurrimos a una solución basada en metanol para solucionar este problema».
La investigación sobre mecanismos relacionados con la preservación seca de células u organismos podría tener muchas aplicaciones futuras. Kunieda y su equipo esperan que a través de este nuevo conocimiento, los investigadores puedan encontrar formas de mejorar la preservación de materiales celulares y biomoléculas en estado seco. Esto podría extender la vida útil de los materiales utilizados para la investigación, los medicamentos con fechas de caducidad cortas o tal vez incluso los órganos enteros necesarios para los trasplantes.
«Todo sobre los tardígrados es fascinante. La gama extrema de ambientes que algunas especies pueden sobrevivir nos lleva a explorar mecanismos y estructuras nunca antes vistos. Para un biólogo, este campo es una mina de oro», dijo Kunieda. «Nunca olvidaré el día de Año Nuevo de 2019, cuando recibí un correo electrónico de Tomomi Nakano, otro autor del artículo. Había estado trabajando hasta tarde tratando de ver la condensación de las proteínas CAHS y observó las primeras redes de filamentos CAHS en células cultivadas humanas. Me sorprendió ver imágenes microscópicas tan claramente definidas de estos. Era la primera vez que veía algo así. ¡Fue un año nuevo muy feliz!»
Los filamentos en forma de gel previamente producidos por las proteínas CAHS se descomponen suavemente a medida que la célula cultivada humana se rehidrata y eventualmente puede sostenerse nuevamente. Crédito: A Tanaka y T Kunieda.
Sin embargo, saber cómo aislar y activar estas proteínas especiales es solo el comienzo. Kunieda y su equipo planean examinar más de 300 otros tipos de proteínas, algunas de las cuales probablemente desempeñan un papel en la increíble capacidad de preservación de la vida de estos pequeños osos de agua.
La investigación fue publicada en PLoS Biology.
Transición al estado deshidratado y recuperación por rehidratación del tardígrado, Ramazzottius varieornatus. Crédito: Hashimoto T, Kunieda T
Jóvenes tardígrados caminando sobre un plato recubierto de agar. Crédito: Kunieda T
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Caracterizar la proteína desordenada de los tardígrados para comprender su resiliencia
Más información: Rigidez celular dependiente del estrés por proteínas de tolerancia tardígrada que forman reversiblemente una red filamentosa y gel, PLoS Biology (2022). DOI: 10.1371/journal.pbio.3001780
Información de la revista: PLoS Biology