En mester i overlevelse – men hvordan?

En mester i overlevelse – men hvordan?

9. december 2019 Slået fra Af uw@polarfronten.dk

De mikroskopiske bjørnedyr findes stort set alle steder her på Jorden – også de steder, hvor forholdene kan synes værre end fjendtlige. Hvorfor de kan det, søger forskerne svar på.

Af Uffe Wilken

De er svære at tage livet af – de landlevende bjørnedyr. De kan tørre ud, fryses ned, tåle ekstreme doser ioniserende stråling, leve uden ilt, og nogle få arter har været en tur i rummet. Vel at mærke på ydersiden af en russisk rumkapsel – og overlevede. Forskningen i disse mikroskopiske væsener har de senere år bevæget sig fra den klassificerende og beskrivende systematik til spørgsmålene om, hvorfor det er så svært at tage livet af de små kræ. Forskerne kommer her med nogle bud – men stiller samtidig spørgsmålet: Hvad vil det sige at være død?

Ud af glemselen

Få år efter at mikroskopet var opfundet, kiggede tyskeren J. A. E. Goeze i 1773 på prøver i sit nye instrument og opdagede her bjørnedyrene. Ingen før ham havde set et bjørnedyr af den gode grund, at de ikke er større end mellem 0,08 og 1 mm. Hans italienske samtidige L. Spallanzani var den første, der ud over at navngive dem ”Il Tardigrada” (de langsomt gående), også begyndte at eksperimentere med bjørnedyr fra sin tagrende. Så meget at han kunne udgive en bog om sine forsøg i 1776. Bogen blev dog ikke modtaget lige vel alle steder. Professor emeritus på Statens Naturhistoriske Museum Reinhardt Møbjerg Kristensen fortæller:

”Et afsnit i Spallanzanis bog antydede helt klart, at man kan genoplive organismer efter døden. Det var ikke populært den gang. Så datidens udvalg for videnskabelig uredelighed kom ind over – det vil sige paven. Man fandt, at hans tegninger var meget dårlige (hvad de også var), og at hans italienske bog var uredelig (ikke skrevet på latin) og ikke grundig nok. Bogen gik i glemmebogen indtil 1959, hvor den blev genopdaget af David Keilin. Derfra gik det stærkt med forskningen inden for kryptobiose, dvs. den tilstand, hvor en organismes livsprocesser midlertidig er sat i stå.”

Her, der, alle vegne – og dog?

I Grønland finder forskere for første gang liv på Indlandsisen for ca. 200 år siden. En ekspedition fra Nuussuaq og ind på isen finder bjørnedyr i kryokonithuller, dvs. huller, der opstår, når sort ”stjernestøv” fra rummet samler sig på overfladen af isen. Fordi støvet er sort, opsuger det varmen bedre end den hvide, reflekterende is, og smelter dermed også isen, så der dannes huller, hvor støvet kan samles.

Om bjørnedyrene fra kryokonithullerne siger Reinhardt Møbjerg Kristensen:

”De kan leve i hullerne, hvis der er jern til stede. Og det er der i kryokonit pga. jernet i meteoritstøvet.”

I Grønland er der fundet bjørnedyr mange andre steder end på Indlandsisen (se profilet). Reinhardt Møbjerg Kristensen siger:

”Vi har fundet et bjørnedyr, der kun lever på de højeste nunatakker, og et der lever i grønlandske laver. Og et der kun lever på bræer, og et bjørnedyr der kun kan leve der, hvor fuglene klatter. Et andet grønlandsk bjørnedyr, der lever på rurer, kan leve i seks måneder uden ilt – hvordan det så end kan foregå.”

Et af de mere specielle af disse bjørnedyr lever i Grønlands tre radioaktive kilder på Diskoøen og i Sydgrønland. Her får de en dosis stråling, der er mange gange større end den dosis, der er skadelig for et menneske, uden at det tilsyneladende har fatale konsekvenser. Tværtimod er der fundet tre nye arter af bjørnedyr i de sidste år i disse grønlandske kilder. For at få et svar på, hvordan det kan lade sig gøre, spørger Polarfronten lektor Nadja Møbjerg. Hun er på det nærmeste vokset op med Diskoøen og bjørnedyrene. Men fremfor den udelukkende beskrivende vinkel, så kigger Nadja Møbjerg fra sit center på Biologisk Institut på Københavns Universitet på dyrene med et mere funktionelt blik.

Profil gennem Qeqertarsuaq-området (Disko) der viser de forskellige slægter af bjørnedyr (kilde: Reinhardt Møbjerg Kristensens og Claus Ryes tegning).

Profil gennem Qeqertarsuaq-området (Disko) der viser de forskellige slægter af bjørnedyr (kilde: Reinhardt Møbjerg Kristensen og Claus Rye).

Sjældne evner

Nadja Møbjerg synes også, det er besynderligt, at dyrene kan tåle så høje doser. Men som hun siger:

”Det er da også mærkeligt, at de går i dvaletilstand og dér kan tåle at blive frosset ned og tørret ud. De kan tåle at miste alt vand fra kroppen, hvilket er vildt i forhold til andre dyr. Deres normale levetid er ca. to måneder. Hvis de fryses ned eller udtørres i 20 år og derefter får vand på, så vågner de op. Men lever kun resten af deres to-måneders liv efter de er kommet ud af tornerosesøvnen.”

En del af forklaringen er, at cellerne ikke mister deres struktur, når de ligger i dvale. Forsvinder alt vandet, kan de hurtigt miste deres struktur. Hele grundlaget for at de kan vågne op er, at deres celler skal være intakte. Her har trehalose, et sukkerstof forskerne mener lægger sig rundt om cellemembranerne og understøtter dem som et stillads, spillet en afgørende rolle hos andre organismer i dvale.

Nadja Møbjerg drypper dog lidt malurt i bægeret. Hun siger:

”Problemet i forhold til bjørnedyrene er bare, at det ikke virker, som om trehalose er vigtigt. Da man startede den molekylære forskning omkring bjørnedyrene, var det oplagt at lede dér, men trehalose viste sig at være mere underordnet. Det ser ud som om, trehalose ikke spiller en rolle for bjørnedyrene. Selv ikke for de dyr, som er rigtig gode til at blive udtørret og frosset ned.”

”Vi har ikke fundet det præcise molekyle, der gør en forskel. Det nye er, at man har fundet nogle proteiner, der ser ud til at være unikke for bjørnedyr, og at disse proteiner ophobes i stor mængde, når dyrene går i dvale. Her er proteinerne med til at beskytte cellerne.”

Rekonstruktion af DNA

Studiet af bjørnedyrenes ekstreme overlevelsesmekanismer får en ny drejning fra grundforskning til anvendt sundhedsforskning, når biologerne forsøger at forklare, hvorfor bjørnedyrene i de radioaktive kilder tilsyneladende klarer sig fortrinligt trods de massive strålingsdoser.

Forskerne mener, at der er en kobling mellem de mekanismer, der gør, at de kan tåle at tørre ud, og så den store tolerance overfor stråling. En hypotese er, at der kan være nogle antioxidanter, der kan være med til at fjerne de frie radikaler. Men som Nadja Møbjerg siger:

”Det kan også være, at de er gode til at reparere cellernes DNA. De tåler måske bare meget større ødelæggelser af deres makromolekyler end fx sådan nogen som os. En anden hypotese er, at der er proteiner, der kan gå ind og beskytte og afskærme, så de ikke får så stor skade som hos os, når fx frie radikaler angriber vores celler.”

I den sammenhæng er det nærliggende at forbinde cancer med bjørnedyrenes tolerance, fordi cancerceller er mutationer, og bjørnedyrene for at overleve må kunne reparere sine mutationer. Japanske forskere har i laboratoriet taget nogle gener fra bjørnedyrene, som koder for beskyttelsesproteiner, og overført dem til celler i kulturer fra mennesker. Der har man set, at det øger beskyttelsen mod bl.a. stråling.

Død eller levende?

Fundamentalt set drejer det sig om, hvordan bjørnedyrene er i stand til at reparere deres ødelagte DNA, fordi fx udtørring uvægerligt medfører brud på DNA. Nadja Møbjerg siger:

”Vi har en fornemmelse af, at der må være nogle DNA-reparationsmekanismer, som kan gå ind og reparere DNA’et, fordi der vil ske nogle brud på DNA’et, når man ligger i den tilstand. Men grundlæggende hvad der får dem til at vågne op igen, når de får vand på, det ved vi ikke.”

Hvis man nu så på et udtørret bjørnedyr og ikke vidste, den bare skulle have noget vand, ville man jo tro, den var død. Til det siger Nadja Møbjerg:

”Nu kommer vi ind på noget meget filosofisk. Hvornår er man levende, og hvornår er man død? Livsprocesserne har været stoppet, så jo, de har været døde. Har du været frosset ned til nær det absolutte nulpunkt, så har du ingen livsprocesser. Hvordan kan man vågne fra en tilstand, hvor der ikke har været liv. Forskellen mellem et livløst sandskorn og et livløst bjørnedyr i dvale er, at bjørnedyret har evnen til at komme tilbage til livet og reproducere. Det vil kornet aldrig kunne gøre. Der ligger noget i, hvordan vores forståelse af liv er.

Kontakt

Reinhardt Møbjerg Kristensen. rmkristensen@snm.ku.dk

Nadja Møbjerg. mmobjerg@bio.ku.dk

Foredrag om bjørnedyrene

Reinhardt Møbjerg Kristensen holder foredrag d. 12. december kl. 18.30 i Det Grønlandske Selskab. Læs mere info om foredraget her.