Perché i tardigradi hanno i superpoteri? Uno studio del DNA rivela parte del mistero

Scoperte proteine speciali che potrebbero avere applicazioni biotecnologiche e mediche

[31 luglio 2017]

Nonostante i tardigradi siano minuscoli ed abbiano nomignoli come moss piglets e  water bears hanno la pelle davvero dura, sono dotati di capacità straordinarie e sono considerati praticamente immortali: possono sopravvivere all’essiccazione e al congelamento, a radiazioni mortali e perfino nel vuoto dello spazio.  Sono grandi un millimetro o meno, ma sono considerati le creature più resistenti della Terra: il recente studio “The Resilience of Life to Astrophysical Events” pubblicato su Scientific Reports dagli astrofisici David Sloan e Rafael Alves Batista dell’università di Oxford e da Abraham Loeb dell’Harvard University, ha scoperto che potrebbero sopravvivere quasi a qualsiasi disastro cosmico che potrebbe colpire il nostropianeta.

Ora un team di ricercatori  giapponesi e britannici ha pubblicato su Plos Biology lo studio “Comparative genomics of the tardigrades Hypsibius dujardiniand Ramazzottius varieornatus” che inizia a rivelare le basi genetiche dei superpoteri dei tardigradi.

Nel 2015 lo studio “Evidence for extensive horizontal gene transfer from the draft genome of a tardigrade”, pubblicato su PNAS da un team di ricerca delle università della North Carolina  e dell’Utah, suggeriva che alcuni dei superpoteri dei tardigradi potessero provenire dal furto di DNA. I ricercatori avevano sequenziato il genoma di una specie di tardigrado e scoperto che un sesto del suo DNA (circa 6.600 geni) sembra provenire da altri organismi, principalmente batteri. Si pensa che queste sezioni del DNA siano raccolte dai tardigradi attraverso il trasferimento genico orizzontale, comune nei  batteri e nei microbi. Gli scienziati hanno scoperto solo di recente che anche alcuni animali possono farlo.

Allora Thomas Boothby, dell’università della North Carolina- Chapel Hill disse a  Smithsonian.com: «Se possono acquisire il DNA da organismi che già vivono in ambienti stressanti, potrebbero essere in grado di prendere alcuni dei loro stessi  trucchi». Ma questa tesi fu subito contestata da un altro studio, “The genome of the tardigrade Hypsibius dujardini” pubblicato su BioRxiv da  un team di ricercatori delle università di Edimburgo e Oxford secondo il quale gran parte del DNA presumibilmente “rubato” proveniva probabilmente provocato dalla contaminazione dei campioni di batteri che vivono accanto ai tardigradi. «Non c’è modo, biologicamente, che questi possono essere parte dello stesso genoma», disse il genetista  Mark Blaxter in un’intervista a The Atlantic.

Ora Blaxter e il suo team nippo-britannico sono tornati ad analizzare il genoma dei tardigradi e hanno pubblicato i risultati su Plos Biology.  Blaxter  spiega; «Sono affascinato da questi piccoli e simpatici animali da due decenni.  E’ meraviglioso, finalmente, avere i loro veri genomi e cominciare a capirli». Infatti, lo studio confronta i genomi di due specie di tardigradi: Hypsibius dujardini e Ramazzottius varieornatus e,  sebbene la ricerca suggerisca alcune delle ragioni che stanno dietro i superpoteri dei tardigradi, ci fa capire anche quanto poco sappiamo su queste creature super-adattabili.

I ricercatori giapponesi e britannici si sono occupati soprattutto di un superpotere, la capacità di sopravvivere all’essiccazione, sul quale aveva già indagato lo  studio “Tardigrades Use Intrinsically Disordered Proteins to Survive Desiccation” pubblicato  a marzo su Molecular Cell da  un team composto da ricercatori delle università americane della North Carolina e della California Berkley e da   Ilaria Giovannini e Lorena Rebecchi del dipartimento scienze della vita dell’università di Modena e Reggio Emilia.  Come fa notare Smithsonian.com, per la maggior parte degli esseri viventi l’essiccazione significa morte. Quindi il team di  Blaxter  ha esaminato i geni che vengono attivati ​​in condizioni di siccità estrema e ha scoperto un insieme di proteine ​​che sembrano sostituire l’acqua persa nelle cellule dei tardigradi: prendendo il posto delle molecole d’acqua mancanti, le proteine ​​impediscono che le strutture delle cellule collassino e consente al minuscolo tardigrado di resuscitare quando ritorna ad essere umido.

Gli scienziati hanno anche scoperto un diverso set di proteine ​​che possono proteggere il DNA dei tardigradi e che forse spiegano come possono sopravvivere alle radiazioni.

Lo studio  sta fornendo anche indizi sull’origine dei tardigradi  Precedentemente si sospettava che i tardigradi potessero essere legati strettamente al phylum degli artropodi, che comprende insetti e ragni. Ma questo ultimo studio dimostrerebbe che i tardigradi sono in realtà più strettamente legati ai nematodi, degli invertebrati vermiformi. I ricercatori hanno esaminato un set geni che determinano il layout dell’embrione, chiamati  “geni HOX” e hanno scoperto che nematodi e tardigradi mancano di cinque geni comuni. «Questa è stata una vera sorpresa che non ci aspettavamo», ha detto Blaxter a BBC News.

Quanto alla controversia sul trasferimento genico, sembra essenzialmente risolta: Bob Sawley, che ha supervisionato  lo studio del team di Boothby nel 2015, ha detto a Science News che «I metodi di analisi degli autori e i loro metodi per ottenere del DNA pulito sono certamente un miglioramento rispetto ai nostri metodi precedenti» .

Ma il dibattito sugli incredibili  superpoteri dei tardigradi e sulla loro collocazione nell’albero della vita è tutt’altro che finito: «I tardigradi sono più strettamente legati agli artropodi o ai nematodi?  E’ ancora una domanda aperta», ha detto il filogenetico Max Telford a Science News 

Blaxter spera che i genomi dei tardigradi contribuiranno a svelare ancora molto sui superpoteri di queste  creature, anche perché potrebbero contribuire a sviluppare applicazioni e materiali unici. Blaxter conclude: «Questo è solo l’inizio. Con il progetto DNA possiamo ora scoprire come i tardigradi resistono agli estremi e forse utilizzare le loro proteine ​​speciali per applicazioni biotecnologiche e mediche. I tardigradi, con le loro incredibili capacità, possono offrire nuovi modi per affrontare problemi del mondo reale come il trasporto dei vaccini».