I tardigradi, a volte soprannominati orsi acquatici, sono animaletti affascinanti, soprattutto perché sono veri e propri serbatoi biologici. Alcune specie sono in grado di sopravvivere a impatti a quasi 3000 km/h, in un intervallo di temperature incredibilmente ampio, dallo zero assoluto (-272,8°C) a 150°C o a una pressione seimila volte superiore a quella dell’atmosfera. Inoltre, possono tollerare quantità di tossine che sarebbero fatali per quasi tutti gli altri esseri viventi.
Sono anche in grado di collezionare dosi fenomenali di radiazioni X, gamma e UV emesse da sorgenti radioattive. La LD50/30 per l’uomo, cioè la dose letale per il 50% dei soggetti dopo 30 giorni, è stimata tra 3,5 e 5 joule di energia per chilogrammo (noto anche come Gray). Nei tardigradi, questa stessa dose letale è stata misurata a più di… 5000 Grigio ! Per riferimento, si tratta di diverse centinaia di volte di più di quanto è stato consumato dalle persone che hanno risposto direttamente sul luogo del disastro nucleare di Chernobyl!
Tuttavia, anche se comprendiamo relativamente bene i meccanismi che consentono loro di resistere alla pressione e alle temperature estreme, quest’ultima superpotenza ha lasciato perplessi i ricercatori per decenni. Come tutti gli altri organismi viventi, il loro patrimonio genetico è codificatoDNA, un supporto particolarmente vulnerabile a questi diluvi di energia.
Un potente sistema di riparazione del DNA
Finora la maggior parte dei ricercatori riteneva che questi animali avessero una struttura protettiva molto efficace, in grado di isolare il loro DNA dalle radiazioni. Ma nessuno studio ne ha trovato la minima traccia, né nel loro esoscheletro di chitina né nelle pareti delle loro cellule. Gli specialisti hanno quindi suggerito che la fonte di questa resistenza potrebbe risiedere direttamente nelle cellule. E a quanto pare avevano il naso cavo.
Infatti, due gruppi affiliati rispettivamente all’Università di Chapel Hill e al Museo di Storia Naturale di Parigi, sono giunti ciascuno alla stessa conclusione: sembra che i tardigradi non bloccano affatto le radiazioni. Attivano invece a incredibile sistema di riparazione del DNA. Essendo quest’ultimo tanto prezioso quanto fragile, quasi tutte le specie – compreso l’uomo – dispongono di meccanismi di questo tipo. Ciò è essenziale per evitare che mutazioni catastrofiche denaturano completamente il genoma nel corso di generazioni di cellule. Ma i tardigradi lo fanno a un livello mai visto prima.
Per giungere a questa conclusione, gli autori del primo studio hanno collocato le loro cavie in una piccola enclave contenente cesio-137, un composto derivante dalla fissione dell’uranio. I ricercatori hanno notato che il DNA dei tardigradi aveva subito danni molto significativi al termine di questo trattamento radioattivo. Ma poco dopo, questo famoso sistema di riparazione cominciò a funzionare in modo spettacolare. La concentrazione delle proteine coinvolte nel processo è esplosa, tanto che per diverse ore sono rimaste tra i composti più abbondanti nell’organismo dei tardigradi. E 24 ore dopo, il loro DNA era stato quasi completamente riparato.
Conclusioni solide e attuabili
Per confermarlo, hanno isolato i geni coinvolti in questo processo e li hanno impiantati in una coltura di batteri E. coli, un organismo modello molto comune in biologia che viene generalmente devastato dalle radiazioni ionizzanti. E ancora una volta, i risultati sono stati impressionanti. Gli individui così geneticamente modificati hanno tutti hanno riparato il loro DNA come fanno i tardigradimentre il gruppo di controllo non trattato ha ceduto rapidamente alle radiazioni.
Il team parigino, guidato da Jean-Paul Concordet e Anne de Cian, è giunto alle stesse conclusioni, il che rafforza ulteriormente la credibilità del lavoro. “ Siamo lieti di vedere che ciascun laboratorio ha ottenuto risultati indipendenti che confermano quelli dell’altro », ha esultato Bob Goldstein, il manager della squadra californiana.
D’ora in poi, la sfida sarà comprendere tutte le sfumature di questo meccanismo di riparazione genetica. L’obiettivo finale non è creare superumani resistenti alle radiazioni per evitare uno scenario simile cadere. D’altro canto, questo approccio potrebbe ancora avere un interesse concreto.
“ Ciò che apprendiamo sulla resistenza dei tardigradi allo stress da radiazioni potrebbe aprire la strada a nuove idee su come proteggere animali e microrganismi dalle radiazioni », spiegano gli autori. Anche se siamo ancora molto lontani da ciò, a lungo termine, possiamo anche solo immaginare cosa questo lavoro possa portare a qualcosa nuovi trattamenti per le persone esposte a queste pericolose radiazionio per pazienti il cui macchinario di riparazione del DNA è stato danneggiato a seguito di una patologia.
Entrambi gli studi sono disponibili qui e qui.
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