Запікайте їх, заморожуйте, стріляйте з гармати або відправляйте в космос: тихоходки можуть вижити майже в усьому. Деякі експерти навіть вважають, що ця восьминога мікротварина може пережити всі інші види на Землі, включно із людьми, і дожити аж до самої смерті Сонця.

Якби ви вирушили у відкритий космос без захисту, ви б загинули. Однак крихітна тварина завдовжки не більше 1 мм – розміром приблизно з головку шпильки – пережила це та навіть більше. Під мікроскопом тихоходки, також відомі як водяні ведмеді або мохові поросята, – це страшні на вигляд істоти. Їхні пухкі деформовані мордочки, люті кігті та зуби, схожі на кинджали, роблять їх більше схожими на монстра з "Доктора Хто", ніж на тварину.

Зараз вчені намагаються використати їхні надздібності для наших власних потреб – від захисту онкохворих від шкідливої променевої терапії до збереження їжі та ліків під час тривалих досліджень у глибокому космосі.

Наразі вчені визначили близько 1500 видів тихоходок. Хоча вони тісно пов'язані з членистоногими, до яких належать комахи та ракоподібні, вчені ще не визначили, як класифікувати цих істот у тваринному світі.

Тихоходкам подобається ховатися у вологих середовищах, де багато моху, лишайників та листя. Ви можете знайти їх навіть у своєму саду. Але вони також відомі тим, що здатні виживати у вкрай негостинних місцях. Їх знаходили в Гімалаях, на дні океану, в Антарктиді та навіть у дуже кислих японських гарячих джерелах, хоча це відкриття ще не було підтверджено.

Тихоходки можуть жити не лише в суворих умовах на Землі. У 2007 році ці створіння стали першими відомими тваринами, які вижили після того, як їх відправили в космос.

Коли супутник, на якому вони летіли, повернувся на Землю, вчені виявили, що багато хто, хоч і не всі, вижили. Деякі самиці навіть відклали яйця в космосі, а їхні щойно вилуплені дитинчата були здоровими.

Тихоходки також були на борту ізраїльської місії 2019 року, яка намагалася висадитися на Місяць, хоча зонд з мікроскопічними пасажирами на борту розбився, і незрозуміло, чи вижили вони.

Вчені, які хочуть перевірити межі виживання цих крихітних істот, провели з ними низку випробувань. В результаті ми знаємо, що тихоходки можуть витримувати величезне радіаційне опромінення, яке до 1000 разів перевищує смертельну дозу для людини. Вони також можуть витримувати нагрівання до 150°C та заморожування до температури лише на 0,01°C вище абсолютного нуля.

У 2021 році вчені навіть стріляли кулями з тихоходками всередині, щоб перевірити, чи зможуть вони вижити після удару. Дослідження показало, що тихоходки можуть вижити при пострілі зі швидкістю до 900 м/с (3000 км/год), що швидше, ніж куля, випущена зі звичайного пістолета.

То як же цим, здавалося б, слабким істотам вдається виживати в таких екстремальних умовах, і як вони розвинули ці надздібності? Виявляється, тихоходки приховують у рукавах безліч хитрощів.

Життя на паузі

"Вони буквально упаковують свої органи, концентруючи їх у надзвичайно малому, замкнутому просторі", — каже Надя Меб'єрг, доцент кафедри клітинної біології та фізіології Копенгагенського університету.

У цьому стані метаболізм тихоходки сповільнюється до 0,01% від нормальної швидкості. Вона може залишатися в цьому стані десятиліттями, відновлюючись лише при контакті з водою.

Наприклад, у 1948 році італійська зоологиня Тіна Франческі взяла тихоходок, які понад 120 років збирали пил у музеї, та додала води, після чого в однієї з істот почала рухатися лапа. Хоча істота так і не ожила повністю, у 1995 році вченим вдалося повернути до життя тихоходок, всохлих за вісім років до того.

Стан анабіозу допомагає зберегти тривимірну структуру тварини. Однак самого цього недостатньо, щоб пояснити надзвичайні навички виживання тихоходок. І це ще не все.

У 2017 році Бутбі та його колеги спостерігали за активністю генів тихоходок, коли вони висихали та формували "діжку". Вони помітили сплеск генів, що кодують загадкові білки, пізніше названі "специфічними для тихоходок внутрішньо невпорядкованими білками" або скорочено TDP.

Коли команда заблокувала активність цих генів, тихоходки більше не могли пережити висихання. Коли вчені пересадили ці гени дріжджам та бактеріям, здатність цих організмів пережити висихання збільшилася в 100 разів.

У 2022 році Такеказу Кунієда, професор біології Токійського університету, та його колеги глибше дослідили механізм того, як тихоходки виживають, втрачаючи всю воду в своєму тілі.

Вони виявили, що за це відповідає різновид TDP, відомий як цитоплазматично багаті теплорозчинні білки (CAHS). Коли TDP оточені водою, вони мають желеподібну консистенцію і не складаються у тривимірні структури, як це відбувається зі звичайними білками. Але коли висихають, ці білки перетворюються на напівтвердий гель, який амортизує вміст клітини, утримуючи його на місці.

"Коли тихоходки починають висихати, вони починають виробляти ці білки у дуже, дуже високих кількостях, по суті заповнюючи внутрішню частину своїх клітин цими дивними, невпорядкованими, м'якими білками", — пояснює Бутбі.

Формування стану "діжки" або виробництво TDP також може бути ключовим фактором здатності тихоходок витримувати екстремальні температури.

У 1842 році французький вчений Луї Мішель Франсуа Дуайєр показав, що тихоходка в стані "діжки" може вижити при нагріванні до температури 125°C протягом кількох хвилин. У 1920-х роках бенедиктинський чернець Гільберт Франц Рам повернув тихоходок до життя по тому, як нагрівав їх до 151°C протягом 15 хвилин. Однак тихоходки можуть робити це лише коли ховаються у "діжку".

У 2016 році команда вчених з Японії повернула до життя тихоходок, які перебували в замерзлому стані в Антарктиді протягом 30 років. Дві тихоходки у вибірці були названі SB-1 та SB-2 (SB розшифровується як спляча красуня) відповідно.

Заморожування особливо небезпечне для живих істот, оскільки за низьких температур клітинні мембрани втрачають свою гнучкість і стають більш крихкими. Найбільшу небезпеку, однак, становлять кристали льоду.

Попри це, деякі тихоходки можуть переносити заморожування до температури трохи вище абсолютного нуля (−273,15 °C). Чому їм це потрібно, певною мірою загадка, оскільки найнижча температура, коли-небудь зареєстрована на Землі, становила "теплі" -89,2°C у центральній Антарктиді в 1983 році.

У 2016 році Кунієда та його команда виявили білок, відомий як Dsup (білок, що пригнічує пошкодження), який огортає ДНК немов ковдра, захищаючи її від шкідливого впливу іонізуючого випромінювання. Більше того, дослідники синтезували людські клітини таким чином, щоб вони також могли виробляти Dsup. Потім вони опромінили ці клітини рентгенівськими променями та виявили, що Dsup запобігає розпаду людської ДНК.

"Радіація може пошкодити ДНК безпосередньо, але більшість біологічних пошкоджень відбувається опосередковано", — каже Кунієда. Наприклад, енергія випромінювання поглинається молекулами води, які розщеплюються та утворюють дуже токсичні молекули, відомі як активні форми кисню (АФК). Потім АФК атакує ДНК та руйнує її.

"Наші дані свідчать про те, що Dsup зв'язується з ДНК і створює навколо неї фізичний щит, — каже він. - Він утворює захисну оболонку, яка запобігає розриву ДНК від активних форм кисню".

Оскільки тихоходки також виробляють активні форми кисню, коли стикаються з надзвичайно сухими або солоними умовами, то Dsup також може захищати ДНК і від цих стресів.

У 2020 році дослідники з Центру рослинної біотехнології та геноміки в Мадриді, Іспанія, змоделювали взаємодію Dsup з ДНК і виявили, що Dsup — це надзвичайно гнучкий білок, здатний налаштовувати свою структуру, щоб точно обгортатися навколо ДНК та відповідати її формі. Утримуючи ДНК як у корсеті, Dsup здатний запобігти її розпаду у відповідь на радіацію.

Тим часом у 2024 році окрема група дослідників у Франції виявила другий білок під назвою TDR1, який також, як виглядає, зв'язується з ДНК та захищає її від радіаційного пошкодження. Дослідження показало, що тихоходки також можуть відновлювати власну ДНК, що є ще одним зручним інструментом, який допомагає їм впоратися з опроміненням.

Оскільки останніми роками ми дізналися більше про тихоходок, деякі дослідники почали замислюватися, як можна використовувати їхні незвичайні властивості, щоб допомогти людям. Деякі вчені, наприклад, сподіваються використати свої знання про тихоходок, щоб захистити людей з раком від шкідливого впливу променевої терапії.