Así es cómo los tardígrados entran en animación suspendida.
Los investigadores han descubierto un sensor molecular que le indica a los tardígrados cuándo es hora de fortalecerse.
Estos diminutos animales de ocho patas, también conocidos como osos de agua o cerdos musgosos, son casi invencibles cuando están inactivos. Cuando la situación se pone difícil, los invertebrados microscópicos se enrollan en una bola llamada 'tun'. Retraen sus patas, eliminan el agua, convierten sus interiores en vidrio y ralentizan su metabolismo a niveles imperceptibles (SN: 12/16/15). En ese estado, los tardígrados pueden resistir la deshidratación completa, los viajes al espacio, los rayos X y otros insultos extremos, pero no son completamente a prueba de balas (SN: 7/13/22; SN: 6/2/21).
"Los tardígrados no son extremófilos, son extremo-tolerantes", dice Derrick Kolling, un químico de la Universidad Marshall en Huntington, W.Va.
Los cambios químicos llamados oxidación en el aminoácido cisteína desencadenan el estado de 'tun', descubrieron Kolling y sus colegas. Revertir ese proceso de oxidación hace que los tardígrados salgan de la inactividad, informa el equipo el 17 de enero en PLOS One.
Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo qué es lo que provoca la entrada y la salida del estado de 'tun' de los tardígrados, dice Hans Ramløv, un fisiólogo comparativo de la Universidad de Roskilde en Dinamarca que no estuvo involucrado en el estudio. Saber que la oxidación de la cisteína es la clave es "inspirador", pero también es "un poco irritante para mí, porque siempre he afirmado que la transformación era pasiva, y ahora puedo ver que definitivamente no lo es".
El hallazgo ayuda a explicar algunos aspectos de la biología del oso de agua y tal vez también la de otros organismos que entran en animación suspendida, cuando el metabolismo cae a cero y los animales están prácticamente muertos, señala Ramløv. Por ejemplo, los tardígrados tienen un metabolismo muy alto cuando emergen de la inactividad. Eso puede ser porque están revirtiendo activamente la oxidación de la cisteína y reparando el daño causado por la oxidación, dice él. Pero una pregunta fundamental sigue en pie. "Obviamente, no explica cómo puedes detener el metabolismo y morir, y luego reiniciar el metabolismo y vivir".
El proyecto surgió "de repente", dice Kolling. "Estábamos interesados en los tardígrados. Han estado en las noticias bastante últimamente". Así que les dijo a su laboratorio: "los tardígrados son fáciles de conseguir. Consigamos algunos y pongámoslos en un instrumento que tenemos aquí". Ese instrumento era un espectrómetro EPR. Los científicos lo usan para estudiar átomos y moléculas que tienen electrones desapareados.
Usando el instrumento, Kolling y sus colegas observaron que a medida que los tardígrados 'Hypsibius exemplaris' entraban en el estado de 'tun', los niveles de superóxidos se disparaban. Los superóxidos son moléculas de oxígeno a las que se les ha añadido un electrón, dejando un electrón sin pareja y listo para reaccionar con otros átomos y moléculas. Los productos químicos inestables, a veces llamados especies reactivas de oxígeno o radicales libres, pueden dañar las proteínas y otros componentes de las células.
Pero los superóxidos también pueden enviarse señales, dice Leslie Hicks, una química de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill. Su laboratorio se unió al de Kolling para descifrar lo que estaba sucediendo con los tardígrados. Uno de los primeros pasos de los investigadores fue exponer a los tardígrados a un tipo de estrés que normalmente no encontrarían.
"Lancemos peróxido de hidrógeno a los osos y veamos si pueden formar tuns como resultado de ese estrés", recuerda Hicks haberles dicho a sus colegas. El equipo probó varias concentraciones de peróxido de hidrógeno, un potente producto químico oxidante. Efectivamente, los tardígrados entraron en modo de 'tun' con una dilución de peróxido de hidrógeno. Al remover el peróxido de hidrógeno, los osos de agua volvieron a despertar. Eso les dijo a los investigadores que la oxidación era una señal importante para entrar y salir de la inactividad.
Profundizando más, Hicks y sus colegas examinaron la oxidación de la cisteína, uno de los aminoácidos que componen las proteínas de los seres vivos. La exposición al peróxido de hidrógeno u otros productos químicos inestables puede causar cambios químicos en la cisteína, algunos reversibles y otros no. A su vez, esos cambios pueden alterar la estructura y la actividad enzimática de las proteínas.
El bloqueo de la oxidación de la cisteína impidió que los tardígrados formasen 'tuns' desencadenados por la exposición a niveles altos de sal o azúcar, encontró el equipo. Bloquear la oxidación de la cisteína también eliminó la capacidad de los tardígrados para sobrevivir a la congelación, aunque los resistentes animalitos no forman 'tuns' cuando están congelados. Eso sugiere que la oxidación de la cisteína puede ser un actor importante en los mecanismos de supervivencia de todos los osos de agua, dice Hicks.
Los investigadores no probaron la deshidratación, dice Kazuharu Arakawa, un biólogo de sistemas de la Universidad Keio en Fujisawa, Japón, que no estuvo involucrado en el estudio. Le intriga saber si otras especies de tardígrados que pueden tolerar la deshidratación sin formar 'tuns' también dependen de la oxidación. La oxidación también puede ser importante para otras especies no relacionadas con los tardígrados, dice Arakawa. Por ejemplo, otros investigadores han demostrado que la oxidación es importante para que algunos mosquitos puedan sobrevivir a la deshidratación.
