Želvuška v nadživotní velikosti. Kredit: Eden, Janine and Jim / Flickr.

Jsou to nejdrsnější živočichové. Přežijí (skoro) úplně všechno. Přežijí žár 150 °C, pekelný mráz blízko absolutní nuly i zamrznutí do ledu na desítky let. Můžete je natlakovat šestkrát víc, než je tlak vodního sloupce na dně Mariánského příkopu. A taky je můžete vystřelit do vesmíru a vystavit prázdnému kosmickému prostoru. Přežijí to. Zvládnou totální vyschnutí i příšerně tvrdé záření, ať už gama nebo UV.

University of Tokyo.

Samozřejmě, je řeč o želvuškách (Tardigrada). Nenápadní, sotva milimetroví blízcí příbuzní členovců si zaslouží respekt. Fascinují nás a rovněž bychom moc rádi zjistili, jak to tyhle nanicovaté osminohé potvůrky vlastně dělají. V čem to vězí? Základní trik želvušek spočívá v tom, že když se octnou v nepřátelském prostředí, tak ihned upadnou do stavu kryptobiózy. Rychle vyschnou a přitom zaplaví celé své tělo cukrem trehalózou. A želvuška ve stavu kryptobiózy strčí do kapsy i nejednoho komiksového hrdinu. Kromě triku s kryptobiózou mají ale v rukávu i další skvělé vychytávky. Není to ale vlastnictví spousty cizích genů, to se ukázalo jako tragický omyl zaviněný kontaminací vzorků.

Želvuška v optickém mikroskopu. Kredit: Bob Blaylock / Wikimedia Commons.

Například za svou ohromující výdrž vůči zničujícímu záření želvušky do značné míry vděčí bizarnímu proteinu Dsup (Damage suppresor). Tento zázračný protein zřejmě funguje tak, že se těsně přimkne k molekule DNA a „vlastním tělem“ ji chrání před poškozením – aniž by přitom DNA přestala fungovat. Rovněž se zdá, že tento protein nějakým způsobem čelí kyslíkovým radikálům a podobným objektům, které mají sklon poškozovat strukturu DNA.

Zjistil to Takekazu Kunieda z Tokijské univerzity a jeho kolegové. Když přečetli genom doopravdy drsně odolné želvušky Ramazzottius varieornatus, tak v něm objevili tento podivuhodný protein. Jejich objev si okamžitě získal pozornost a v těchto dnech ho publikoval časopis Nature Communications. Ukázalo se, že protein Dsup hustě obaluje DNA a chrání ji před poškozením extrémy okolního prostředí. Další trik želvušek, který Kunieda a spol. objevili v genomu dotyčné želvušky, očividně spočívá v tom, že mají v genomu nápadně mnoho kopií již známých genů, které se rovněž podílejí na ochraně buněk.

Želvuška v rastrovacím elektronovém mikroskopu. Kredit: S chokraie E, Warnken U, Hotz-Wagenblatt A, Grohme MA, Hengherr S, et al. (2012).

Kuniedovi a spol. to nedalo a začali s unikátním proteinem Dsup experimentovat. Vzali jeho sekvenci a vložili ji do lidských ledvinových buněk. K jejich nelíčenému překvapení to fungovalo a protein Dsup zodpovědně chránil i tyto lidské buňky. Geneticky vylepšené lidské buňky s proteinem Dsup byly oproti kontrolním buňkám o 40 až 50 procent méně poškozené rentgenovým zářením. Když badatelé vypnuli želvuščí gen v lidských buňkách pomocí RNA interference, tak zázračná ochrana buněk proti radiaci zase zmizela. Z toho jasně vyplývá, že protein Dsup doopravdy hraje zásadní roli v ochraně buněk proti záření. Roli proteinu Dsup ale ještě bude nutné důkladně objasnit, protože podle teoretických výpočtů by měly buňky s tímto proteinem přežívat ještě líp. Možná je tam nějaký problém, který ochranu DNA poněkud komplikuje.

Nicméně, jestli se vše kolem proteinu Dsup potvrdí, tak jde o zásadní objev. Genetičtí inženýři dostanou do ruky úžasnou hračku, s níž bude možné vytvářet nevídané aplikace. V blízké budoucnosti se rýsují geneticky vylepšení mikrobi, rostliny i živočichové, kteří budou lépe odolávat tvrdému záření. A když budeme odvážní, můžeme se vypravit ještě dál. Není tajemstvím, že druhem, který je mimořádně mizerně odolný vůči záření a rakovinnému bujení, jsme my lidé. Takže, jak naznačuje i Kunieda, bude možné geneticky vylepšit lidi tak, aby byli mnohem odolnější vůči radiaci. To už není jen tak nějaké laškování se želvuškami, řeč je o pozoruhodných průmyslových, kosmických a samozřejmě i vojenských aplikacích. V takových čínských laboratořích si už protein Dsup jistě získal skalní fanoušky. Možná není daleko doba, kdy se objeví dělníci, astronauté, kolonisté planet a vojáci, kteří budou podezřele odolní vůči záření i jiným protivenstvím. A to všechno díky zcela nepatrným želvuškám.

Video: World's hardiest animal has radiation shield for its DNA

Literatura

New Scientist 20. 9. 2016, Nature Communications 7: 12808, Wikipedia (Tardigrade).