Gấu nước là gì mà gần như không thể tiêu diệt kể cả đốt cháy, đóng băng ở nhiệt độ âm 200 độ
Tardigrades (gấu nước) là loài động vật gần như cực nhỏ có thể sống sót trong một số điều kiện khắc nghiệt nhất trên Trái đất, bao gồm nhiệt độ đóng băng, áp suất nghiền nát và thậm chí cả chân không của không gian.
Tardigrades, thường được gọi là gấu nước hoặc heo con rêu, là loài động vật thủy sinh có kích thước gần như cực nhỏ với thân hình bụ bẫm, nhiều đốt và đầu dẹt. Chúng có tám chân, mỗi chân có bốn đến tám móng vuốt hoặc chữ số, và có phần giống với loài sâu bướm hút hookah trong "Alice in Wonderland". Mặc dù gấu nước rất dễ thương nhưng chúng gần như không thể bị tiêu diệt và thậm chí có thể sống sót ở ngoài vũ trụ.
Tardigrades được phát hiện vào năm 1773 bởi nhà động vật học người Đức Johann August Ephraim Goeze, người gọi chúng là "gấu nước nhỏ". Ba năm sau, nhà sinh vật học người Ý Lazzaro Spallanzani đã đặt tên cho nhóm này là "Tardigrada" hay "bước chậm" vì dáng đi của chúng, theo Trung tâm Tài nguyên Giáo dục Khoa học tại Đại học Carleton (SERC). Hiện có khoảng 1.300 loài gấu nước được biết đến trong ngành Tardigrada (một phân loại) theo hệ thống thông tin phân loại tích hợp (ITIS), một nguồn tài nguyên về tên và phân loại loài được tạo ra bởi sự hợp tác của các cơ quan liên bang Hoa Kỳ.
Điều gì khiến tardigrades không thể bị tiêu diệt?
Tardiges có một chiến lược khác thường để sống sót trong điều kiện khắc nghiệt: Chúng bước vào trạng thái gần như chết được gọi là cryptobiosis, trục xuất hơn 95% lượng nước ra khỏi cơ thể, rút đầu, chân và cuộn tròn trong tình trạng mất nước.
Vào những năm 1970, các nhà khoa học đã xác định rằng các dạng bệnh cryptobiosis khác nhau ở gấu nước có thể do bốn tác nhân môi trường gây ra: hút ẩm, đóng băng, thiếu oxy và dư thừa muối, theo một nghiên cứu năm 2020 được công bố trên tạp chí Scientific Reports .
Trong quá trình sinh học ẩn, hoạt động trao đổi chất của tardigrade giảm xuống chỉ còn 0,01% mức bình thường. Các tế bào của nó được bảo vệ khỏi bị hư hại bởi các protein hòa tan trong nước vốn chỉ có ở loài tardigrades, được gọi là protein rối loạn tardigrade, hay TDP. Khi tardigrade thải nước ra khỏi cơ thể, các phân tử TDP tạo thành một cái kén cứng như thủy tinh bao quanh tế bào. Theo một nghiên cứu năm 2017 được công bố trên tạp chí Molecular Cell , điều này giữ cho vật liệu tế bào được an toàn trong khi tardigrade đang trưởng thành và cho phép nó sống lại trong nước khi điều kiện thuận lợi hơn .
Sandra McInnes , một nhà nghiên cứu tardigrade thuộc Cơ quan Khảo sát Nam Cực của Anh, người đã nghiên cứu các loài xuất hiện trong vùng tuyết băng giá ở Nam Cực từ năm 1980, trước đây đã nói với Live Science : “Tardigrades là những sinh vật nhỏ bé hấp dẫn”. " Tardigrades có khả năng đối phó với môi trường khắc nghiệt bằng cách ngừng trao đổi chất. Khả năng đối phó với tình trạng khô hoặc đóng băng chính là điều mang lại cho chúng độ bền ở Nam Cực."
Tuy nhiên, tardigrades có một điểm yếu chết người: Chúng héo dưới sức nóng, đây có thể là một vấn đề khi biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ. Một nghiên cứu năm 2020 được công bố trên tạp chí Scientific Reports cho thấy gấu nước ở nhiệt độ nước khoảng 100 độ F (37,8 độ C) có thể chết chỉ sau một ngày.
Đồng tác giả nghiên cứu Ricardo C. Neves , một nhà khoa học sau tiến sĩ về sinh học tại Đại học Copenhagen, trước đây đã nói với Live Science: “ Tardigrades chắc chắn không phải là sinh vật gần như không thể bị phá hủy như quảng cáo trên rất nhiều trang web khoa học phổ biến”.
Tardigrades lớn như thế nào ?
Theo Cơ sở dữ liệu World Tardigrada, gấu nước có thể dài từ 0,002 đến 0,05 inch (0,05 đến 1,2 mm), nhưng chúng thường không dài hơn 0,04 inch (1 mm) .
Theo một bài báo đăng trên tạp chí Arthropod Structure and Development vào năm 2019, cơ thể của gấu nước thường chỉ bao gồm 1.000 tế bào. Để so sánh, cơ thể con người được tạo thành từ hàng nghìn tỷ tế bào.
Tardigrades sống ở đâu ?
Đúng như tên gọi của chúng, gấu nước sống ở bất cứ nơi nào có nước lỏng, sinh sống ở đại dương, hồ và sông nước ngọt, cũng như lớp màng nước bao phủ rêu và địa y trên cạn.
Chúng có thể tồn tại trong nhiều môi trường khác nhau: từ độ cao hơn 19.600 feet (6.000 mét) trong dãy núi Himalaya đến độ sâu đại dương hơn 15.000 feet (4.700 m) dưới bề mặt, theo Trang web Đa dạng Động vật ( ADW ) của Đại học Michigan. ).
Không phải tất cả gấu nước đều sống trong môi trường khắc nghiệt, nhưng gấu nước được biết đến với khả năng sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt có thể giết chết hầu hết các dạng sống khác bằng cách biến thành một quả bóng mất nước được gọi là ‘tun’.
Những thái cực nào Tardigrades có thể tồn tại
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng gấu nước ở trạng thái điều chỉnh có thể chịu được nhiệt độ thấp tới âm 328 độ F (âm 200 độ C) và nóng hơn 300 độ F (148,9 C), tạp chí Smithsonian đưa tin. Theo Trung tâm Tài nguyên Giáo dục Khoa học tại Đại học Carleton ở Minnesota, chúng cũng có thể sống sót khi tiếp xúc với bức xạ, chất lỏng sôi và áp suất gấp sáu lần phần sâu nhất của đại dương.
Một nghiên cứu năm 2008 được công bố trên tạp chí Current Biology đã tiết lộ rằng một số loài tardigrades - khi bị mất nước - có thể vượt qua chuyến đi kéo dài 10 ngày vào quỹ đạo Trái đất thấp và quay trở lại Trái đất mà không bị tổn hại bởi bức xạ cực tím mặt trời và chân không của không gian.
Gần đây hơn, những con gấu nước hút ẩm đã được bắn từ một khẩu súng tốc độ cao , di chuyển với vận tốc gần 3.000 feet mỗi giây (900 mét mỗi giây) và sống sót sau tác động mạnh của áp suất khoảng 1,14 gigapascal.
Tuy nhiên, phát hiện của họ cho thấy rằng hàng nghìn con tardigrade ở trạng thái điều chỉnh được mang theo trong sứ mệnh mặt trăng Beresheet của Israel sẽ không thể sống sót sau khi tàu đổ bộ rơi xuống mặt trăng vào ngày 11 tháng 4 năm 2019. Áp lực sốc của tàu đổ bộ kim loại va vào mặt trăng mặt trăng sẽ "vượt xa" giới hạn mà loài gấu nước có thể sống sót. “Chúng tôi có thể xác nhận rằng chúng đã không sống sót”, Alejandra Traspas-Muina , người đứng đầu nghiên cứu với tư cách là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Queen Mary ở London, nói với tạp chí Science .
Làm thế nào để Tardigrades bật chế độ ‘tun’
Mặc dù các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng để sống sót trong điều kiện khắc nghiệt, gấu nước bước vào trạng thái điều chỉnh thông qua quá trình biến thái được gọi là anhydrobiosis, nhưng chính xác cách chúng thực hiện điều này vẫn là một bí ẩn từ lâu. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí PLOS One vào năm 2024, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra nền tảng phân tử cho phép chúng đi vào trạng thái gần như bất khả chiến bại .
Nhóm nghiên cứu đã cho loài gấu nước Hypsibius exemplaris tiếp xúc với một loạt các điều kiện đe dọa tính mạng, chẳng hạn như nồng độ hydrogen peroxide nguy hiểm và nhiệt độ âm 112 độ F (âm 80 độ C) và đo môi trường hóa học bên trong tế bào của gấu nước.
Họ phát hiện thấy tardigrades tạo ra các gốc tự do - các nguyên tử oxy có thêm một electron chưa ghép cặp xuất hiện trong tế bào động vật trong một giai đoạn được gọi là stress oxy hóa. Ở hầu hết các loài động vật, điều này có hại, nhưng ở loài tardigrades, các gốc tự do phản ứng với axit amin cysteine để biến chúng thành trạng thái điều chỉnh. Khi chúng ức chế quá trình oxy hóa cysteine, gấu nước không có khả năng chuyển sang trạng thái điều chỉnh.
Tardigrades ăn gì ?
Hầu hết tardigrades hút chất lỏng từ tế bào của thực vật, tảo và nấm, chọc thủng thành tế bào bằng những cái kim giống như kim trong miệng và hút hết chất lỏng bên trong.
Tuy nhiên, một số loài có thể tiêu thụ toàn bộ sinh vật sống, chẳng hạn như luân trùng, tuyến trùng và thậm chí cả các loài tardigrade khác, theo Dự án Phân phối Loài (SDP) của Đại học Illinois Wesleyan.
