Czy wyobrażasz sobie organizm, który przetrwałby dawki promieniowania dziesiątki tysięcy razy większe niż śmiertelne dla człowieka? Oto Deinococcus radiodurans, mikrotytan zdolny do przetrwania w warunkach, które dla większości form życia są właściwie wyrokiem śmierci. Mikrob zyskał nawet przydomek "Conan the Bacterium" i nie ma w tym ani krzty przesady.
Dlaczego Deinococcus radiodurans jest wyjątkowy? W świecie przyrody promieniowanie jonizujące jest jedną z najpotężniejszych sił z grona tych destrukcyjnych. Niszczy wiązania chemiczne, prowadzi do uszkodzeń DNA i wywołuje stres oksydacyjny, który może sparaliżować procesy naprawcze organizmów. Większość żywych istot ma pewne mechanizmy obronne, ale tylko nieliczne, jak D. radiodurans, radzą sobie z tak ekstremalnymi warunkami. Bakteria nie tylko przetrwa dawki promieniowania, które zabiłyby człowieka, ale także odradza się po całkowitym odwodnieniu czy działaniu kwasów. Kluczem do jej przetrwania jest wyjątkowy zestaw przeciwutleniaczy, które neutralizują wolne rodniki, zanim zdążą one uszkodzić krytyczne struktury komórkowe.
Jak działa mechanizm obronny mikroba? Promieniowanie wywołuje w organizmach "burzę wolnych rodników" – cząsteczek niszczących białka, DNA i inne kluczowe elementy komórek. Deinococcus radiodurans chroni się dzięki unikalnej tarczy antyoksydacyjnej zbudowanej z manganu, fosforanu i peptydów. Najnowsze badania zespołu naukowców pod kierunkiem Briana Hoffmana i Michaela Daly'ego wykazały, że to właśnie ta potrójna kombinacja stanowi broń przeciwko skutkom promieniowania.
Neutralizacja rodników tlenowych to pierwszy element ochrony. Mangan i fosforan skutecznie redukują stres oksydacyjny. Drugi element to peptyd MDP, który w połączeniu z manganem i fosforanem tworzy kompleks jeszcze bardziej skuteczny niż jego poszczególne składniki. Badania wykazały, że próbki D. radiodurans mogą przetrwać dawkę promieniowania rzędu 140 000 Gy (grejów)– wartość niewyobrażalnie wysoka, gdyż dla człowieka dawka śmiertelna wynosi około 5 Gy. Przyjęcie 140 000 Gy przez człowieka oznaczałoby właściwie natychmiastową śmierć.
Dla promieniowania gamma, 140 000 Gy to dokładnie tyle samo siwertów. Najwyższa udokumentowana dawka przyjęta przez człowieka to 17 siwertów - ofiarą śmiercionośnych promieni był Hisashi Ouchi, który ucierpiał najbardziej w katastrofie w elektrowni jądrowej Tokaimura. Nieszczęśnik umierał przez 83 dni w ogromnym cierpieniu. Jak wskazują lekarze, jego chromosomy przypominały "potłuczone szkło", a w trakcie zmiany bandaży dochodziło do odrywania się całych płatów skóry.
Sprawdź również: Bakterie rozpoznają… pory roku. Jak badacze na to wpadli?
Ochronne właściwości MDP wykraczają daleko poza mikrobiologię. Mogą stać się podstawą nowych technologii w różnych dziedzinach: opieka zdrowotna może zyskać skuteczniejsze antyoksydanty chroniące komórki przed stresem oksydacyjnym, np. w leczeniu nowotworów czy chorób neurodegeneracyjnych. W przemyśle spożywczym można wykorzystać tę technologię do konserwacji żywności. Eksploracja kosmosu natomiast zyska nowe możliwości ochrony leków i materiałów biologicznych — promieniowanie kosmiczne niestety pozostawia na tego typu materiałach pewien ślad.
Deinococcus radiodurans imponuje swoimi możliwościami i badania nad jej mechanizmami obronnymi otwierają drzwi do niezwykłych zastosowań w przyszłości. Naukowcy planują dalsze eksperymenty z kompleksami na bazie manganu, aby stworzyć jeszcze potężniejsze substancje chroniące przed stresem oksydacyjnym. Natura jest doskonałym źródłem inspiracji, gdy chodzi o pokonywanie ekstremalnych wyzwań. Ów mikrob może spowodować, że w przyszłości uzyskamy rozwiązania chroniące nas nie tylko przed samym promieniowaniem, ale i przed wieloma chorobami i negatywnymi czynnikami środowiskowymi.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
