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Desde la década de 1960, los científicos saben que el diminuto tardígrado puede soportar explosiones de radiación muy intensas 1.000 veces más fuertes que las que podrían soportar la mayoría de los demás animales. Según un nuevo artículo publicado en la revista Current Biology, no es que dicha radiación ionizante no dañe el ADN de los tardígrados; más bien, los tardígrados pueden reparar rápidamente cualquier daño de este tipo. Los hallazgos complementan los de un estudio separado publicado en enero que también exploró la respuesta de los tardígrados a la radiación.
«Estos animales están desarrollando una respuesta increíble a la radiación, y eso parece ser un secreto de sus capacidades extremas de supervivencia», dijo la coautora Courtney Clark-Hachtel, postdoctorada en el laboratorio de Bob Goldstein en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel. Hill, que lleva 25 años realizando investigaciones sobre tardígrados. «Lo que estamos aprendiendo sobre cómo los tardígrados superan el estrés por radiación puede conducir a nuevas ideas sobre cómo podríamos intentar proteger a otros animales y microorganismos de la radiación dañina».
Como se informó anteriormente, los tardígrados son microanimales que pueden sobrevivir en las condiciones más duras: presión extrema, temperatura extrema, radiación, deshidratación, hambre e incluso exposición al vacío del espacio exterior. Las criaturas fueron descritas por primera vez por el zoólogo alemán Johann Goeze en 1773. Fueron apodadas tardígrada («pasos lentos» o «caminantes lentos») cuatro años después por Lazzaro Spallanzani, un biólogo italiano. Esto se debe a que los tardígrados tienden a avanzar pesadamente como un oso. Dado que pueden sobrevivir en casi cualquier lugar, se pueden encontrar en muchos lugares: fosas marinas profundas, sedimentos de agua dulce y salada, selvas tropicales, la Antártida, volcanes de lodo, dunas de arena, playas y líquenes y musgos. (Otro nombre para ellos es «lechones musgosos»).
Sin embargo, cuando su hábitat húmedo se seca, los tardígrados entran en un estado conocido como «tun», una especie de animación suspendida, en la que los animales pueden permanecer hasta 10 años. Cuando el agua comienza a fluir nuevamente, los osos acuáticos la absorben para rehidratarse y volver a la vida. Técnicamente no son miembros de la clase de organismos extremófilos, ya que no prosperan en condiciones extremas sino que resisten; Técnicamente, pertenecen a la clase de organismos extremotolerantes. Pero su resistencia hace que los tardígrados sean el tema de investigación favorito de los científicos.
Por ejemplo, un estudio de 2017 demostró que los tardígrados utilizan un tipo especial de proteína desordenada para suspender literalmente sus células en una matriz similar al vidrio que previene daños. Los investigadores denominaron esto una «proteína intrínsecamente desordenada específica de los tardígrados» (TDP). En otras palabras, las células se vitrifican. Cuantos más genes TDP tenga una especie tardígrada, más rápida y eficientemente pasará al estado tun.
En 2021, otro equipo de científicos japoneses cuestionó esta hipótesis de la «vitrificación», citando datos experimentales que sugieren que los hallazgos de 2017 podrían atribuirse a la retención de agua de las proteínas. Al año siguiente, investigadores de la Universidad de Tokio identificaron el mecanismo para explicar cómo los tardígrados pueden sobrevivir a la deshidratación extrema: proteínas citoplasmáticas abundantes solubles en calor (CAHS) que forman una red protectora de filamentos similar a un gel para proteger las células secas. Cuando el tardígrado se rehidrata, los filamentos retroceden gradualmente, asegurando que la célula no se estrese ni se dañe mientras recupera agua.
Cuando se trata de resistir la radiación ionizante, un estudio de 2016 identificó una proteína supresora de daños en el ADN denominada «Dsup» que parecía proteger los genes tardígrados implantados en células humanas del daño por radiación. Sin embargo, según Clark-Hatchel et al., todavía no estaba claro si este tipo de mecanismo de protección era suficiente para explicar plenamente la capacidad de los tardígrados para resistir la radiación extrema. Otras especies de tardígrados parecen carecer de proteínas Dsup, pero aún tienen la misma alta tolerancia a la radiación, lo que sugiere que podría haber otros factores en juego.
Un equipo de investigadores franceses del Museo Nacional Francés de Historia Natural en París llevó a cabo una serie de experimentos en los que atacaron a especímenes de osos de agua con poderosos rayos gamma que serían letales para los humanos. Publicaron sus resultados a principios de este año en la revista eLife. El equipo francés descubrió que los rayos gamma en realidad dañaban el ADN de los tardígrados, de forma muy parecida a como dañarían las células humanas. Dado que los tardígrados sobrevivieron, esto sugirió que pudieron reparar rápidamente el ADN dañado.
Experimentos adicionales con tres especies diferentes (incluida una que carece de proteínas Dsup) revelaron que los tardígrados producían cantidades muy altas de proteínas reparadoras del ADN. También encontraron un aumento similar de proteínas exclusivas de los tardígrados, en particular la proteína de respuesta al daño del ADN de los tardígrados. 1 (TDR1), que parece proteger el ADN de la radiación. «Encontramos que la proteína TDR1 interactúa con el ADN y forma agregados en altas concentraciones, lo que sugiere que puede condensar el ADN y actuar preservando la organización cromosómica hasta que se logre la reparación del ADN», escribieron los autores.
Clark-Hatchel et al. llegaron independientemente a conclusiones similares a partir de sus propios experimentos. En conjunto, los dos estudios confirman que esta extremadamente rápida regulación positiva de muchos genes de reparación del ADN en respuesta a la exposición a la radiación ionizante debería ser suficiente para explicar la impresionante resistencia de las criaturas a esa radiación. Es posible que exista una «sinergia entre los mecanismos protectores y reparadores» en lo que respecta a la tolerancia tardígrada a la radiación ionizante.
Dicho esto, «Es enigmático por qué los tardígrados han desarrollado una fuerte tolerancia a la radiación IR, dado que es poco probable que los tardígrados hayan estado expuestos a altas dosis de radiación ionizante en su historia evolutiva», Clark-Hatchel et al. escribió. Pensaron que podría haber un vínculo con los mecanismos que permiten a los tardígrados sobrevivir a una deshidratación extrema, que también puede provocar daños en el ADN. Una revisión de los datos de los experimentos de desecación no mostró un aumento tan fuerte en las transcripciones de reparación del ADN, pero los autores sugieren que el aumento podría ocurrir más adelante en el proceso, tras la rehidratación, un tema intrigante para futuras investigaciones.
Biología actual, 2024. DOI: 10.1016/j.cub.2024.03.019 (Acerca de los DOI).
eLife, 2024. DOI: 10.7554/eLife.92621.1