Klodens mest robuste skapning - bjørnedyret vil arve Jorden

Det finnes ikke mer robuste skapninger på Jorden enn bjørnedyrene, eller Tardigrada, som bjørnedyrfamilien kalles på latin. (Tardigrada av Tardus: langsom og Gradus: steg, trinn.)

Og når Solen om ca. 5,5 milliarder år nærmer seg slutten på sin levetid og blåser seg opp til en “rød kjempe” som omslutter Jordens bane, er bjørnedyrene de siste dyr som fremdeles lever på vår klode.

Det er i alle fall situasjonen hvis David Sloan, Rafael Batista og Abraham Loeb har konkludert rett i sitt forskningsarbeid The Resilience of Life to Astrophysical Events som ble offentliggjort i Scientific Reports i juli 2017.

Der har Sloan og kollegene studert virkningen av tre forskjellige “astrofysiske begivenheter” som har potensial til å utslette alt liv på Jorden, nemlig en supernova (enorm stjerneeksplosjon innenfor vår galakse Melkeveien med overordentlig sterk radioaktiv stråling), nedslag av en stor asteroide, samt en stjerne som passerer nær vårt solsystem og forårsaker kraftige endringer i gravitasjon, temperatur og trykk på Jorden og de øvrige planetene. I sine analyser har forskerne regnet på og vurdert de drastiske følgene av slike katastrofer, som f.eks. utvikling av så mye støv og gasser at intet sollys trenger ned til plantene som trenger det, så høye temperaturer at havene og alt annet overflatevann fordamper og blir borte, så store trykkforskjeller at hele atmosfæren forsvinner og at alt overflateliv blir eksponert for enormt høye doser med radioaktivstråling, eller sjokkbølger med superhøyt trykk fra en passerende stjerne. Og hva har forskerne kommet til? Jo: kun bjørnedyret kan ha håp om å overleve.

Kjent i 250 år

Tardigrada ble oppdaget av den tyske zoologen Johann August Ephraim Goeze i 1773. Han syntes de var riktig søte, og kalte dem Wasserbäre eller Bärtierchen (små bjørnedyr). Noen år senere fikk de det offisielle navnet Tardigrada – “de som går langsomt med små skritt”. Men populært går de stadig under navnet bjørnedyr, eller på engelsk water bears.

At dyrene hadde ekstreme overlevelsesegenskaper, ble fort konstatert. Og det har ledet til omfattende forskning, ikke bare av ren nyssgjerrighet, men også for å konstatere om menneskene har noe å hente fra mekanismene som gir bjørnedyrene deres unike egenskaper.

Man kjenner nå ca. 1.200 arter av Tardigrada. De varierer i størrelse fra 0,1 til 1,2 mm lengde, og lever overalt på Jorden, fra høyfjellenes isbreer via vulkanske svovelsjøer til de dypeste hav.

Det er funnet bjørnedyrfossiler som er hele 530 millioner år gamle. De ligner mye på de moderne utgaver av bjørnedyrene, som således særdeles tidlig fant en vellykket form sett fra et evolusjonsmessig synspunkt.

Bjørnedyrene har tre til fire sett med ben med klør. De har hverken gjeller eller lunger, men ser ut til å puste gjennom hele kroppen. De lever av mindre dyr og bakterier, samt av planteceller og alger. Munnen ser ut som en snute, og har kraftige sugemuskler.

Hunndyrene legger egg, som så befruktes av hannene. Hos noen arter utvikler eggene seg i hunnen frem til klekking, mens andre arter lar eggene utvikle seg eksternt. Enkelte arter formerer seg ved partenogenese, dvs. at eggene utvikler seg uten befruktning.

Ekstrem fysisk stresstoleranse

Det har som nevnt vært kjent i et par hundre år at bjørnedyrene er noen svært robuste små søtnoser. Men det er først i løpet av de senere tiår at forskerne har kunnet skape så ekstreme omgivelser at tardigradaene har fått demonstrert til fulle hvor robuste de er.

Noen arter tåler å bli utsatt for temperaturer ned mot -272°C. Det er bare én grad over det absolutte nullpunkt, og kaldere enn temperaturen i verdensrommet. De lever også i flere minutter i væsker som holder +150°C, og tåler trykk som er mer enn seks ganger så høyt som på de største havdyp eller flere tusen ganger det et menneske tåler.

Dessuten er det ved langtidsforsøk konstatert at bjørnedyrene kan gå i dvale i den karakteristiske “tønneform” som illustrasjonen viser, og leve uten vann og mat i minst 30 år. (Da avsluttet de gjenlevende forskerne forsøket.)

Hvordan de klarer dette, har vært en gåte i 250 år, inntil amerikanske og italienske forskere nylig fant det ut. I rapporten “Tardigrades use Intrinsically Disordered proteins to Survive Desiccation” som ble offentliggjort i mars 2017 i Molecular Cell, beskrives hvordan bjørnedyrene, for å erstatte det manglende vannet, fyller cellene med noe forskerne kaller TDPproteiner.

Disse proteinene er helt spesifikke for bjørnedyr, og lager en ikke-krystallinsk struktur i cellene som - uten at dyret skades – kan erstattes med vann når det på nytt er tilgjengelig.

Oppdagelsen av TDP-proteinene kan iflg. forskerne ha stor betydning for forståelsen av mekanismene som avgjør graden av fysisk stresstoleranse også hos høyerestående organismer, som f.eks. mennesker.

Klodens superhelter kan hjelpe oss

Helt spesielt er det også at bjørnedyrene tåler radioaktiv stråling av en intensitet som er mange hundre ganger høyere enn hva mennesker og andre pattedyr tåler. Før trodde man at denne motstandsdyktigheten bare gjaldt når dyret var i dehydrert dvaletilstand, men for noen år siden ble det konstatert at bjørnedyret alltid er motstandsdyktig. Hvordan kan det ha seg?

Svaret kom i september 2016. Da offentliggjorde Nature Communications resultatene av et enormt og langvarig forskningsarbeid som ikke mindre enn 28 japanske forskere ved en rekke japanske universiteter står bak.

Rapporten bærer det velklingende navnet “Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrad-unique protein”, og er et imponerendestykke arbeid.

Først kartla japanerne hele genomet til en bjørnedyrart som er særlig tolerant for radioaktiv stråling. Så konstaterte de at bjørnedyrene har utviklet noen gener som er helt spesielle for dem, og som gjør at de mye lettere og i langt større grad enn andre dyr klarer å reparere arvematerialet i celler som er skadet av radioaktiv stråling.

Endelig utførte de en serie epokegjørende eksperimenter som kan ha stor betydning for oss mennesker: De påviste nemlig at genmaterialet i dyrkede celler fra mennesker kan øke sin regenereringsevne og dermed sin toleranse mot radioaktiv stråling ved tilførsel av et bjørnedyrspesifikt protein som forskerne har kalt Dsup.

Hvordan forskerne klarte dette uten at ting i menneskecellen ble skadet, ligger betydelig utenfor hva denne skribent forstår, men de japanske forskerne har fått støtte flere steder når de hevder at deres oppdagelser kan ha stor betydning for mennesker.

Selv om enkelte oppslagsverk/publikasjoner omtaler bjørnedyrene som ekstremofile (spesialisert for et liv under ekstreme livsbetingelser), er ikke det helt korrekt. “Ekte” ekstremofile organismer er tilpasset til å leve og trives i ett ekstremt miljø, f.eks. høye temperaturer i vulkansjøer.

Bjørnedyrene, derimot, tåler mange forskjellige ekstreme miljøer, uten å være spesielt tilpasset noen av dem. De vil riktignok ha mindre sannsynlighet for å overleve desto lengre tid de oppholder seg under de ekstreme forholdene, men da snakker vi om laaang tid.

Det kan ikke være tvil: Bjørnedyrene er Jordens superhelter.