Algunas especies de tardígrados, u osos de agua, como también se conocen las diminutas criaturas acuáticas, pueden sobrevivir en diferentes entornos, 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 la 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 habilidad para sobrevivir en situaciones que matarían a la mayoría de los organismos ha capturado la imaginación del público. Uno podría imaginar fácilmente que al descifrar 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, pero 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 de la Universidad de Tokio. Departamento de Ciencias Biológicas.

"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 abundantes en el citoplasma (CAHS, por sus siglas en inglés), exclusivas de tardígrados, son responsables de proteger sus células contra la deshidratación".

Investigaciones recientes sobre las proteínas CAHS revelan que pueden detectar cuándo la célula que las encapsula se deshidrata, y ahí es cuando entran en acción. Las proteínas CAHS forman filamentos similares a un gel a medida que se secan. Estos forman redes que soportan 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 un ritmo que no provoca un 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, estudiante de posgrado en el laboratorio. "Por un lado, para poder visualizar las proteínas, necesitábamos teñirlas para que se vieran bajo nuestros microscopios. Sin embargo, el método de tinción típico requiere soluciones que contengan agua, lo que obviamente confunde cualquier experimento donde la concentración de agua es un factor que uno busca. controlar. Así que recurrimos a una solución a base de metanol para solucionar este problema".

La investigación sobre mecanismos relacionados con la conservación en seco 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 conservación de los materiales celulares y las 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 incluso los órganos completos necesarios para los trasplantes.

"Todo sobre los tardígrados es fascinante. La gama extrema de entornos en los 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, otra autora 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!"