O‘tda yonmas, suvda cho‘kmas – shu mitti jonzoddan odamzod yashab qolishni o‘rganadimi?

Pishiring, muzlating, miltiq o‘qiga qo‘shib otib yuboring, ochiq fazoga chiqarib yuboring... tardigradlar deyarli hammasidan omon qoladi. Ayrim ekspertlar fikricha, bu sakkiz oyoqli mitti jonzot yer yuzida hamma boshqa jonzotlar qirilib ketganda ham yashab qolishi mumkin, hatto Quyosh yonib bitguncha ham.

Himoyasiz holda kosmosga chiqsangiz, halok bo‘lasiz. Biroq, atigi 1 millimetrli mitti jonzot bundan ham og‘ir sharoitlarda omon qolgan. "Suv ayiqlari" yoki "mox cho‘chqachalari" deb ataladigan tardigradlarga mikroskop ostida qarasangiz, qo‘rqinchli ko‘rinadi. Ularning beso‘naqay yuzlari, o‘tkir tirnoqlari, xanjarsimon tishlari bu jonzotlarni odatiy hayvondan ko‘ra ko‘proq "Doktor Kim" serialidagi maxluqqa o‘xshatadi.

Hozirda olimlar ularning favqulodda xususiyatlaridan foydalanishga harakat qilmoqda – saraton bemorlarini zararli nur terapiyasidan himoya qilishdan tortib, uzoq muddatli kosmik tadqiqotlar paytida oziq-ovqat va dori-darmonlarni saqlashgacha.

Shu paytgacha olimlar 1500 ga yaqin tardigrad turlarini aniqlagan. Hasharotlar va qisqichbaqasimonlarni o‘z ichiga olgan bo‘g‘imoyoqlilarga yaqin qarindosh bo‘lgan bu jonzotlarni hayvonot olamining qaysi toifasiga kiritish masalasi hali hal etilmagan.

Tardigradlar nam muhitda, mox, lishaynik va serbarg joylarda yashirinadi. Ularni hatto tomorqangizda ham uchratishingiz mumkin. Ular o‘ta noqulay joylarda ham yashab ketishi bilan mashhur - Himolay tog‘larida, okean tubida, Antarktidada va hatto Yaponiyaning yuqori kislotali issiq buloqlarida topilgan. Bu so‘nggi kashfiyot hozircha tasdiqlangani yo‘q.

Tardigradlar nafaqat Yerning og‘ir sharoitlarida, balki kosmosda ham yashay oladi. 2007 yilda ular kosmosga yuborilgan va omon qolgan birinchi jonzot bo‘ldi. Ular sayohat qilgan sun’iy yo‘ldosh Yerga qaytib kelgach, olimlar ularning ko‘pchiligi tirik qolganini aniqladilar. Hatto ba’zi urg‘ochilari kosmosda tuxum qo‘ygan, yangi tug‘ilganlari esa sog‘lom edi.

Tardigradlar, shuningdek, 2019 yilda Isroilning "Bereshit" deb nomlangan Oyga qo‘nish missiyasi bortida ham bo‘lgan. Biroq zond o‘zining mikroskopik yo‘lovchilari bilan halokatga uchragan va ularning tirik qolgani noma’lum.

Olimlar bu mittivoylar yashay oladigan hududlarni aniqlash uchun ularni turli sinovlardan o‘tkazishdi. Natijada ma’lum bo‘ldiki, tardigradlar juda katta miqdordagi nurlanishga – odamlar uchun halokatli dozadan 1000 baravar ko‘p miqdorga dosh bera oladi. Ular 150°C haroratgacha qizdirilishi va -273.14°C haroratgacha muzlatilishi mumkin. 2021 yilda olimlar hatto ularning zarbaga chidamliligini tekshirish uchun ichida tardigradlar bo‘lgan o‘qlarni otishdi. Tardigradlar soniyasiga 900 metr (soatiga 3000 kilometr) tezlikda otilganda ham omon qolishi mumkin ekan. Bu tezlik odatdagi to‘pponchadan otilgan o‘q tezligidan ham yuqori.

Xo‘sh, bir qarashda arzimas bo‘lib ko‘ringan bu mavjudotlar bunday ekstremal sharoitlarda qanday omon qoladi va nima uchun ularda bundayin g‘aroyib qobiliyatlar rivojlangan? Aftidan, tardigradlar sir-sinoatga boy.

Kechiktirilgan jonlanish

Tardigradlar moslashgan ekologik ekstremal holatlardan biri suvsizlanishdir. Ko‘pchilik hayvonlar uchun suvsiz hayot mutlaqo imkonsiz. Hujayralar quriganda, ularni o‘rab turgan membranalar kichrayib, hajmini yo‘qotadi.

"Odatda hujayra ichidagi hamma narsa bir-biriga yopishib qoladi, – deydi AQShning Vayoming universitetida ekstremal chidamli organizmlar biokimyosi va mexanizmlarini o‘rgangan professor Tomas Butbi. "Keyin oqsillar to‘planib, bir-biriga yopisha boshlaydi. Ular ishdan chiqadi va vazifasini bajara olmaydi."

Tardigradlar bularning barchasidan qandaydir tarzda saqlanadi. Ammo qanday qilib? Bu savolga javoblardan biri 1922 yilda nemis olimi tardigrad qurib qolganda, o‘limga o‘xshash chuqur kechiktirilgan jonlanish holatiga tushishdan oldin boshi va sakkiz oyog‘ini ichiga tortishini aniqlagandan so‘ng paydo bo‘ldi.

"Ular aslida barcha organlarini nihoyatda kichik, cheklangan joyga to‘playdi," deydi Kopengagen universiteti hujayra biologiyasi va fiziologiyasi dotsenti Nadya Mobьerg.

Bunday holatda tardigradning metabolizmi normal tezligining 0,01 foizigacha tushadi. U o‘nlab yillar davomida shu bujmaygan holatda qolishi mumkin, faqat suv tekkandagina qayta jonlanadi.

Masalan, 1948 yilda italiyalik zoolog Tina Francheski 120 yildan ortiq muzeyda chang yig‘ib yotgan tardigradlarga suv qo‘shgan, shundan so‘ng jonivorning oldingi oyoqlaridan biri harakatlana boshlagan. Garchi jonivor to‘liq tirilmagan bo‘lsa-da, 1995 yilda sakkiz yil qurib yotgan tardigradlar hayotga qaytarildi.

Bujmaygan holati hayvonning uch o‘lchamli (3D) tuzilishini saqlab qolishga yordam beradi. Biroq bu tardigradning o‘ta omon qolish qobiliyatini tushuntirish uchun yetarli emas. Har doimgidek, bu yerda ko‘proq sir bor. 2017 yilda Butbi va uning hamkasblari g‘alati oqsillarni kodlovchi genlar faollashganini kuzatishdi, keyinchalik ularni "tardigradga xos ichki tartibsiz oqsillar" yoki qisqacha TDP deb nomlashgan. Jamoa ushbu genlarni o‘chirib qo‘yganda, tardigradlar tirik qololmadi. Ular genlarni achitqi va bakteriyalarga berganlarida, ularda qurib qolmaslik qobiliyati 100 baravar oshdi.

2022 yilda Tokio universitetining biologiya professori Takekazu Kunieda va uning hamkasblari tardigradlar tanasidagi barcha suvni yo‘qotib, ularning omon qolish mexanizmini yanada chuqurroq o‘rganishdi. Ular "tsitoplazmatik issiqlikda eruvchi oqsillar" (CAHS) deb nomlangan TDP sinfi bunga sababchi ekanini aniqladilar. Suv bilan o‘ralgan TDPlar jelega o‘xshash konsistentsiyali bo‘ladi va oddiy oqsillar kabi 3D strukturalarga bukilmaydi. Ammo quritilganda oqsillar yarim qattiq gelga aylanadi, bu esa hujayra tarkibini yumshatib, ularni o‘z joyida ushlab turadi.

"Tardigradlar quriy boshlaganida, ular bu oqsillarni juda yuqori darajada ishlab chiqara boshlaydi va o‘z hujayralarini bu g‘alati, tartibsiz, egiluvchan oqsillar bilan to‘ldiradi," deydi Butbi.

"Oqsillar avval suyuqlikda suzadi, ammo hujayra quriganida ular birlashib, hujayra ichida o‘rgimchak to‘riga o‘xshash to‘r hosil qiladi. Bizningcha, bu o‘rgimchak to‘ri tolalari sezgir oqsillarni o‘rab olishi, buklangan holatda saqlanishiga yoki to‘planishi oldini olishga yordam berishi mumkin."

Shunga o‘xshash usul daraxt qurbaqalari, nematodalar va ayrim qisqichbaqalar kabi hayvonlarda qo‘llanadi. Ular "trehaloza" deb atalgan shakarni ishlab chiqaradi, bu esa hujayralarni yo‘q bo‘lishdan himoya qiladigan shishasimon qobiq hosil qiladi.

Ekstremal sharoitlardagi hayot

Bujmayish holati yoki TDP ishlab chiqarish tardigradlarning o‘ta yuqori haroratga chidamliligi kaliti bo‘lishi mumkin.

Bu qobiliyat asrlar davomida olimlarni hayratga solib kelgan. 1842 yilda frantsuz olimi Lui Mishel Fransua Doyer bujmaygan holatdagi tardigrad 125°C haroratda bir necha daqiqa davomida tirik qolishi mumkinligini ko‘rsatdi. 1920 yillarda Benediktin rohibi Gilbert Frans Rahm tardigradlarni 15 daqiqa davomida 151°C gacha qizdirgandan so‘ng, ularni hayotga qaytardi. Biroq tardigradlar bujmaygan holatidagina bunga qodir.

"Tardigradlarning ko‘plab turlari 100°C dan yuqori haroratda omon qoladi, ammo faqat bujmaygan holatda, – deydi Butbi. – Agar tardigrad suv tomchisida bo‘lsa va siz bu suvni juda yuqori haroratgacha qizdirsangiz, tardigrad boshqa har qanday organizm kabi tezda nobud bo‘ladi."

Aslida, ular ma’lum vaziyatlarda chidamliligi bilan tanilgan bo‘lsa-da, tardigradlar odatda yuqori haroratga nisbatan zaif, bu hatto ular ham iqlim o‘zgarishi ta’siridan aziyat chekishi mumkinligini ko‘rsatadi. Mobьerg o‘tkazgan tadqiqot ko‘rsatishicha, agar ular bujmaygan, qurish holatiga kirishga ulgurmasa, ba’zi tardigrad turlari atigi 37°C dan yuqori haroratda nobud bo‘ladi.

Tardigrad populyatsiyalari kamayib borayotganini aniqlash qiyin. Bunday kamayish tuproq ekotizimlariga sezilarli ta’sir ko‘rsatishi mumkin. Masalan, ba’zi tadqiqotlar ko‘rsatishicha, yirtqich tardigradlar parazit nematodalarni yeb, tuproq holatini yaxshilashi mumkin.

Tardigradlarning boshqa ekstremal sharoitlarda qanday omon qolishi masalasiga kelsak, bu kamroq o‘rganilgan. Ma’lum bo‘lishicha, tardigradlar muzlash, radiatsiya va kam kislorodli sharoitlarda qurish holatiga kirmasdan yoki TDP ishlab chiqarmasdan ham omon qolishi mumkin. Demak, ularda boshqa himoya mexanizmlari ham bo‘lishi kerak.

2016 yilda yapon olimlari jamoasi Antarktidada 30 yil davomida muzlab yotgan tardigradlarni hayotga qaytardi. Namunadagi ikkita tardigrad mos ravishda SB-1 va SB-2 (SB "uyqudagi go‘zal" ["sleeping beauty"] ma’nosini anglatadi) deb nomlandi.

Muzlash tirik jonzotlar uchun ayniqsa xavfli, chunki past haroratda hujayra membranalari egiluvchanligi yo‘qoladi va mo‘rt bo‘lib qoladi. Biroq eng katta xavf – muz kristallaridir.

"Kristallar hujayra ichida bo‘lishi juda xavfli, chunki ular o‘tkir va uchli, – deydi Butbi. – Ular membranalarni teshishi, oqsillarni parchalashi yoki DNK kabi nuklein kislotalarni – hujayraning asosiy qo‘llanmasini buzishi mumkin."

Shunga qaramay, ba’zi tardigradlar -273.14°C gacha haroratda muzlashga bardosh bera oladi. Nega ularga bu qobiliyat zarurligi biroz jumboq, chunki 1983 yilda Antarktidaning markaziy qismida Yerda qayd etilgan eng past harorat atigi -89,2°C bo‘lgan.

"Radiatsiya DNKga to‘g‘ridan-to‘g‘ri zarar yetkazishi mumkin, ammo biologik zararning aksariyati bilvosita sodir bo‘ladi," deydi Kunieda. Masalan, nurlanish energiyasi suv molekulalari tomonidan yutiladi, ular parchalanib, kislorodning reaktiv shakllari deb nomlanuvchi juda zaharli molekulalarni hosil qiladi. Keyin ular DNKga hujum qilib, uni buzadi.

Ilgarigi tadqiqotlar shuni ko‘rsatgan ediki, tardigradlar reaktiv kislorodni zararsizlantiradigan fermentlarni ishlab chiqaradi. Ammo Kunieda tadqiqoti Dsup qo‘shimcha himoya ta’minlashini ko‘rsatdi.

"Bizning ma’lumotlarimiz tasdiqlashicha, Dsup DNK bilan bog‘lanadi va uning atrofida qalqon yaratadi, – deydi u. – U DNKning reaktiv kisloroddan shikastlanishiga to‘sqinlik qiladigan himoya qobig‘ini hosil qiladi."

Tardigradlar o‘ta quruq yoki sho‘r sharoitda reaktiv kislorodni hosil qilganligi sababli, Dsup DNKni bu kabi stresslardan ham himoya qila oladi.

2020 yilda Ispaniyaning Madrid shahridagi O‘simliklar biotexnologiyasi va genomikasi markazi tadqiqotchilari Dsup'ning DNK bilan o‘zaro ta’sirini modellashtirib, Dsup o‘z tuzilishini DNK shakliga aniq moslashtira oladigan juda egiluvchan oqsil ekanligini aniqladi. DNKni joyida tutib turish orqali Dsup uning nurlanish ta’sirida parchalanishini to‘xtata oladi.

Shu bilan birga, 2024 yilda Frantsiyada tadqiqotchilarning alohida guruhi TDP1 deb nomlangan ikkinchi oqsilni topdi, u ham DNK bilan bog‘lanib, uni radiatsiya ta’siridan himoya qiladi. Tadqiqot ko‘rsatishicha, tardigradlar o‘z DNKlarini ham tuzata oladi, bu ularga nurlanishni yengishga yordam beradigan yana bir foydali xususiyatdir.

Tardigradlarning chidamidan ilhomlangan holda, MIT, Bostondagi Brayhem va Ayollar kasalxonasi hamda Ayova universiteti tadqiqotchilari sichqonlarning yonog‘i va to‘g‘ri ichagiga Dsup oqsilini kodlovchi informatsion RNKni yuborishdi. Nomi aytib turganidek, informatsion RNK o‘ziga xos kurer vazifasini bajaradi, DNKni dekodlaydi va undagi ma’lumotlardan oqsillarni ishlab chiqarish uchun foydalanadi.

Tadqiqot ko‘rsatdiki, in’ektsiya qilingandan so‘ng sichqonlar o‘zi Dsup ishlab chiqara boshladi. Tadqiqotchilar sichqonlarga saraton kasalligi bilan og‘rigan bemorlar oladigan nurlanish dozalariga o‘xshash miqdorni berganda, saraton hujayralari yo‘q qilindi, ammo atrofdagi sog‘lom to‘qimalar omon qoldi.

Biroq, davolanishni odamlarda qo‘llashdan oldin sut emizuvchilarning immun tizimi bunday oqsillarga qanday javob berishini ko‘proq o‘rganish kerak, chunki Dsup'ni tananing immun tizimi begona modda sifatida ko‘rib, qabul qilmasligi mumkin.

Olimlar fikricha, odamlarga yordam berish uchun tardigradlarning super kuchlaridan foydalanishning boshqa usullari ham bo‘lishi mumkin. Masalan, tardigrad hujayralarini himoya qilish bilan bir qatorda, TDPlar vaktsinalar yoki boshqa ta’sirchan biologik materiallarni uzoq vaqt saqlashga yordam berishi mumkin.

Masalan, kam uchraydigan qon ivishi buzilishi – gemofiliyani olaylik. Ushbu kasallikka chalingan odamlar avtohalokatga uchragan yoki jarohat olgan bo‘lsa, qon ketib o‘lishi mumkin. Buning oldini olish uchun ularga inson qonini ivituvchi Factor VIII oqsili beriladi. Bu oqsilni muzlatilgan holda saqlash kerak. Bu esa qashshoq hududlarda yoki tabiiy ofatlar paytida undan foydalanishni qiyinlashtiradi. Biroq, yaqinda Butbi aniqlashicha, agar Factor VIII ni tardigrad TDP bilan aralashtirilsa, dori xona haroratida barqaror bo‘lib qoladi, bu esa muzlatgichlarga ehtiyojni yo‘qotadi.

NASA, shuningdek, tardigradlar koinotning noqulay muhitida qanday omon qolishini aniqlashga qiziqmoqda. Kelajakda tashkilot bu ma’lumotlardan oziq-ovqat va dori-darmonlarni qurib qolishdan yoki radiatsiya ta’siridan himoya qilish uchun foydalanishi mumkin, bu esa uzoq muddatli kosmik tadqiqotlar missiyalari uchun juda muhim.

Odamlar uchun omon qolish usullari

So‘nggi yillarda tardigradlar haqida ko‘proq ma’lumot olgan ba’zi tadqiqotchilar ularning g‘ayriodatiy xususiyatlaridan odamlarga yordam berish uchun qanday foydalanish mumkinligi haqida o‘ylay boshladi. Masalan, ba’zi olimlar saratonga chalingan odamlarni radioterapiyaning zararli ta’siridan himoya qilish uchun bu bilimlardan foydalanmoqchi.

Radioterapiya – saraton hujayralarini o‘ldirish uchun yuqori energiyali nurlanishdan foydalanadigan davolash usuli, ammo afsuski, u boshqa sog‘lom to‘qimalarni ham zararlaydi. Ba’zi hollarda nojo‘ya ta’sirlar shunchalik jiddiyki, bemorlar davolanishni kechiktirishi yoki butunlay to‘xtatishiga olib kelishi mumkin.

Tardigradlarning super kuchi siri

Ammo nima uchun tardigradlar birinchi navbatda ushbu himoya mexanizmlari to‘plamini rivojlantirgan?

"Tardigradlar suvda yashovchi organizmlardir, ular faol bo‘lishi uchun ularni o‘rab turadigan suv plyonkasiga muhtoj, – deydi Mobьerg. – Ular bunchalik bardoshli bo‘lishiga zarurat sabablaridan biri, ularning terisi juda o‘tkazuvchanligidir. U bug‘lanish orqali suv yo‘qotishini to‘xtata oladigan mum qatlamiga ega hasharotlarga o‘xshamaydi."

Butbining aytishicha, ularning chidamliligini tushuntirishi mumkin bo‘lgan nazariyalardan biri shuki, tardigradlar juda kichik bo‘lgani sababli, ular qurib qolganida, kuchli shamol bilan ko‘tarilib, sayyora bo‘ylab uchib yurishi mumkin.

"Agar Sahroi Kabir cho‘lidagi qumdagi changni Amazonkaga puflash mumkin bo‘lsa, demak, tardigradlar ham atmosferada xuddi shunday aylanishi mumkin," deydi Butbi.

"Ular juda noqulay joyga tushib qolishi mumkin. Balki u yer sovuqdir, balki issiqdir, balki yomg‘ir yog‘mayotgandir, balki tinmay quyayotgandir. Balki ular tog‘ cho‘qqisidadir, u yerda ularga ko‘proq ultrabinafsha nurlari ta’sir qiladi. Shuning uchun, ehtimol, tardigradlar bu zo‘riqishlarning barchasidan omon qolishga moslashgan, chunki ularga duch kelishgan."

Biroq, bu mox cho‘chqachalari ko‘pincha qurib qolmaslik uchun kurashsa-da, nima uchun ular juda yuqori haroratda ham, mutlaq noldan sal yuqori haroratgacha sovitilganda ham yoki hatto kosmik fazodagina uchraydigan nurlanishdan ham omon qola olishi unchalik tushunarli emas.

Nima bo‘lmasin, bu jonzotlarning ajoyib qobiliyati sirini ochish nafaqat odamlarga yordam berishi – vaktsinalarni saqlashni yaxshilash, radioterapiyaning zararli ta’sirini kamaytirish yoki uzoq masofali kosmik parvozlar uchun oziq-ovqatni saqlashga ko‘maklashishi mumkin. Shuningdek, bu tardigradlarning o‘zini iqlim o‘zgarishining zararli ta’siridan himoya qilishga yordam berishi mumkin.