Informatie

Waar vind ik microben zoals tardigrades in de winter?


Ik heb net een microscoop gekocht en ik wil microben zien zoals tardigrades. Waar moet ik kijken? Ik heb veel bacteriën gevonden en wat lijkt op een bewegingloos eencellig organisme. Ik wil beweging en voeding zien. Ps sneeuw op de grond en bevroren grond


Tardigrades worden het best gevonden door mos in water te weken. Zelfs in de winter, onder de sneeuw, is dat de beste plek om te kijken. Laat kraanwater een nacht staan, onbedekt voordat je het aan het mos toevoegt om het chloor naar buiten te laten komen. En zeef vervolgens het water met een fijnmazige doek om te zien wat er in het mos zat. Ik zou tardigrades echter geen "microben" noemen. Hoewel 'microben' geen wetenschappelijke term is, beschouw ik microben als bacteriën, terwijl tardigrades microscopisch kleine dieren zijn.


De tardigrade in het ijsgat: hoe extreem leven een weg vindt in het noordpoolgebied

Tardigrades, bijgenaamd waterberen of mosbiggen, zijn minder dan 1 mm lang en kunnen cryptobiose binnendringen om extreme omstandigheden te weerstaan. Foto: Science Photo Library - Steve Gchmeissner/Getty Images

Tardigrades, bijgenaamd waterberen of mosbiggen, zijn minder dan 1 mm lang en kunnen cryptobiose binnendringen om extreme omstandigheden te weerstaan. Foto: Science Photo Library - Steve Gchmeissner/Getty Images

Kleine organismen met de bijnaam waterberen bieden aanwijzingen over mogelijk buitenaards leven, maar het veranderende klimaat betekent dat hun leefgebied een onzekere toekomst tegemoet gaat

Laatst gewijzigd op za 17 okt 2020 16.07 BST

Terwijl we ons een weg banen over de ijskappen van Groenland, kijk ik om me heen. We zijn omringd door talloze kleine zwarte gaten, sommige slechts enkele centimeters in diameter, andere tot 10-20 cm breed. Naarmate we verder komen, merken we dat er steeds meer gaten op magische wijze verschijnen en dat hun randen steeds duidelijker worden. Ze worden cryoconietgaten genoemd.

Deze cilindrische gaten, verspreid over het oppervlak van het gletsjerijs, zijn een oase van leven, de enige plek waar leven groeit op poolijskappen. Ondanks dat de wateren rond Antarctica een overvloed aan levensvormen herbergen, is er heel weinig leven op de landmassa zelf - en houd in gedachten dat het een immense uitgestrektheid beslaat, anderhalf keer zo groot als de Verenigde Staten. Het heeft de grootste zoetwaterreserve ter wereld (70% van 's werelds zoet water), maar is allesbehalve gastvrij. Temperaturen kunnen dalen tot -89C (-129F), de laagste ooit gemeten op aarde, en wind waait - "raket" is misschien nauwkeuriger - met snelheden tot 250 km / u. Groenland is niet zo veel anders: al het leven op het eiland is beperkt tot de weinige stedelijke nederzettingen langs de kust.

We observeren deze glaciale, geometrische structuren. Als we door het water kijken dat ze vult, zien we iets donkers op de bodem. Het is cryoconiet, een slib gemaakt van stof, afval, algen en bacteriën, dat niet alleen in de Arctische en Antarctische wateren voorkomt, maar ook in Canada, Tibet en de Himalaya. Het verzamelt zich in deze gaten omdat het afval zonnestraling absorbeert, het ijs eromheen opwarmt en het doet smelten. Een van de eerste en meest fascinerende dingen om op te merken over dit afval is dat het niet alleen van de planeet Aarde komt: studies hebben aangetoond dat elke 2 pond (o.9kg) cryoconiet ruwweg 0,35 oz (10g) zand van aardse oorsprong en ongeveer 800 "kosmische bolletjes" (afkomstig van kometen, asteroïden of interstellair stof) en 200 gedeeltelijk gesmolten micrometeorieten.

Een smeltbad met cryoconiet op Petermann Glacier. Het donkere puin - modder, rotsen, delen van meteorieten en menselijke vervuiling verzamelen zich in hopen op het ijs - omdat ze donker zijn, trekken ze warmte aan en smelten uiteindelijk nette gaten in de gletsjer. Foto: Dave Walsh/VW Pics/Universal Images Group via Getty Images

Nog spectaculairder is het feit dat tot anderhalve eeuw geleden niemand wist dat ze bestonden. Nils Adolf Erik Nordenskiöld was de eerste die ze beschreef, dezelfde man die later vanuit Göteborg aan boord van de Vega zeilde, de Beringstraat bereikte via de noordelijke kusten van Europa en Azië en de beroemde Noordoostdoorgang opende. Dat was in 1870, en de geoloog (hij had de dubbele Finse en Zweedse nationaliteit) en de poolreiziger was de eerste die een gedetailleerde beschrijving publiceerde van de cilindrische smeltgaten die hij in het ijs zag.

Terwijl ik in het gat tuur met mijn neus er slechts enkele centimeters vandaan, denk ik na over de hardnekkigheid van de natuur en haar vermogen om ons te verrassen, van pinguïns die het Antarctische schiereiland alleen oversteken om hun eieren te leggen (terwijl ze normaal gesproken nooit hun voedselvoorraden aan de kust zouden achterlaten ) aan micro-organismen zoals degene die ik tegenkwam, en anderen met namen die rechtstreeks uit The Lord of the Rings klinken rondwormen, of de phylum Nematoda - wiens overleving afhangt van hun graven in het ijs. Het vermogen van sommige bewoners van de smeltgaten om zich aan deze natuurlijke omgeving aan te passen en zich onder zulke extreme omstandigheden te ontwikkelen, maakt hen ideale kandidaten voor een studie van buitenaards leven.

Begin 2016 slaagde een groep Japanse wetenschappers er zelfs in om twee microscopisch kleine dieren die al meer dan 30 jaar in winterslaap waren te "reanimeren" in ijsmonsters verzameld op Antarctica. Ja, ze waren in winterslaap sinds de dag van Ronald Reagan (6 november 1983, om precies te zijn) en waren op 7 mei 2014 uit hun lange slaap "ontwaakt" in een wereld van smartphones en sociale netwerken. De dieren in kwestie waren Acutuncus antarcticus, een soort tardigrade - een microscopisch (ongeveer 0,5 mm lang) wezen met acht poten, vier tot acht klauwen aan elke poot en een vreemd uiterlijk (zoals een klein zoogdier waarvan de vacht is verwijderd).

Tardigrades zijn de laatste tijd ook een ware internetsensatie geworden, bijgenaamd waterberen of mosbiggen. Waarom zijn ze zo populair? Omdat tardigrades een beetje lijken op helden van videogames - je kunt ze invriezen, koken, verpletteren, uithongeren en ze blijven gewoon weer tot leven komen. Er is geen manier om ze te doden! Er is geen betere kandidaat voor een cryoconietgat. Waterberen zijn een van de meest fascinerende wezens ter wereld vanwege de manier waarop ze zich kunnen aanpassen aan de meest extreme omgevingen. Je vindt ze bijvoorbeeld in de diepste oceaantroggen of heetste woestijnen, op de bevroren toppen van de Himalaya en op Antarctica. Ze zijn erin geslaagd om dinosaurussen te overleven en zijn zo winterhard dat ze kunnen overleven in buitenaardse omgevingen, naast kokende en bevriezende.

Een microscoopfoto van een tardigrade. Foto: Thomas Boothby/AP

De "ontdooide" dieren in het Japanse experiment waren erin geslaagd om te overleven door cryptobiose, een proces dat ervoor zorgt dat hun metabolisme vertraagt ​​tot 0,01% van de normale functie. (Stel je voor dat je hartslag van 60 slagen per minuut naar slechts één per twee minuten gaat!) Tijdens cryptobiose komt al het water in het lichaam vrij en rolt het dier zich op tot een kleine, onverwoestbare bal (het water in hun lichaam wordt soms vervangen met een soort natuurlijke antivries). Het wegwerken van water heeft de hoogste prioriteit, omdat het hen bijvoorbeeld behoedt voor celbeschadiging door bevriezing.

De Japanse wetenschappers beschreven een andere, nog verrassendere tardigrade-eigenschap. Een van de twee dieren (na te zijn "ontdooid") slaagde erin zich voort te planten. Dit is wat er gebeurde: de twee dieren - die het onderzoeksteam Doornroosje 1 en Doornroosje 2 (SB-1 en SB-2) noemde - werden in twee afzonderlijke putjes op een petrischaal geplaatst om te worden gecontroleerd en gevoerd. Een ei werd vervolgens gevonden terwijl het experiment vorderde. De onderzoekers plaatsten het in een andere put en noemden het SB-3. Aan elk putje voegden ze agar toe (een geleiachtige substantie die wordt gebruikt in de moleculaire biologie), flessenwater en chlorella-algen (die chlorofyl bevatten). De ingrediënten werden wekelijks vervangen. In de loop van de tijd werden er meer eieren gevonden, die allemaal veilig uitkwamen.

Ik richt mijn blik weer op de bodem van de gaten, gebiologeerd, ondanks dat er met het blote oog weinig te zien is. Tardigrades zijn niet de enigen in de cryoconietgaten. Ze delen het leefgebied met andere even fascinerende organismen, wat een groot verschil is tussen Antarctica en Groenland. In het eerste geval kunnen de ijzige holen jarenlang weerstand bieden, komen ze intact door de seizoenen en worden ze een soort mini-proeftuin voor extreem leven. De ijslaag zorgt ervoor dat de zonnestralen de bodem van de cilindrische gaten niet bereiken, waardoor er geen fotosynthese kan plaatsvinden.

Het bestaan ​​van een ander soort leven dan we kennen, hangt af van een proces dat bekend staat als bacteriële chemosynthese. In tegenstelling tot fotosynthese, maakt het gebruik van de energie die wordt gegenereerd in chemische reacties om organische stoffen te produceren. Eenvoudiger gezegd: deze wezens zijn volledig autonoom en zelfvoorzienend en leven hun vredige bestaan ​​in volledige afzondering. Op basis van recente studies kunnen de omgevingsfactoren in deze landschappen en in deze Arctische en Antarctische gebieden worden beschouwd als het dichtst bij hoe we denken dat het leven op andere planeten zou zijn. Gletsjers, vooral de poolkappen, behoren tot de meest extreme omgevingen op onze planeet, niet alleen vanwege de kou en isolatie, maar ook vanwege de hoge niveaus van ultraviolette straling, waardoor ze lijken op planeten of ijzige manen.

Een daarvan zou Mars zijn, of andere ijzige hemellichamen zoals Europa, een satelliet van Jupiter. Europa (ontdekt door Galileo Galilei in 1610) is iets kleiner dan de maan en bestaat grotendeels uit silicaatgesteente met een waterijskorst. De biologische microsystemen die in het ijs worden gevonden, zijn als "natuurlijke laboratoria" die ons helpen buitenaardse levensvormen te begrijpen. Dit is wat ze zo belangrijk maakt voor de astrobiologie - de tak van wetenschap die het leven (of de mogelijkheid van leven) op andere werelden bestudeert.

Het meten van cryoconieten op de Longyearbyen-gletsjer in Svalbard. Foto: Jevgeni Grudkin/Kertu Liis Krigul/WikiCommons

Ik stop even om naar de lucht te kijken. Als we 's nachts naar de sterren kijken, betoverd door het onbekende universum boven ons, kunnen we ons vaak afvragen of er echt leven daarboven (of beneden) is - een vorm van leven vergelijkbaar met het onze. We weten in ieder geval dat de volgende keer dat we met een wetenschappelijk oog naar de sterren kijken, we kunnen putten uit wat we hebben geleerd van deze monsterachtige wezens, waarvan de ware magie ongetwijfeld de grotere geheimen zijn die ze nog moeten onthullen - geheimen die binden ons allemaal samen op de planeet die we delen, zwevend in de donkere kosmos samen met miljarden andere wezens.

Dit is echter niet mijn enige gedachte. Cryoconietgaten versnellen de snelheid waarmee het ijs smelt vanwege de donkere kleur van het mengsel erin en de verhoogde zonne-energie die ze daardoor absorberen. De curieuze gaten hebben een beperkte levensduur, gezien de rol die water speelt. Hoe meer het ijs bijvoorbeeld smelt, hoe meer leven erin zich kan vermenigvuldigen - maar wanneer de gletsjer waarin de gaten zijn gevormd begint te smelten, zal het groeiende leven erin worden weggevaagd door de smeltwaterstroom en zullen de gaten verdwijnen . Hier speelt ook klimaatverandering een rol: hoe meer de gletsjers smelten, hoe moeilijker het wordt voor de cryoconietgaten om te overleven. En de levensvormen die erin worden ontdekt, zullen steeds zeldzamer worden. Als alternatief kan het zijn dat hoe meer smeltwater er is, hoe meer de gaten zich zullen vermenigvuldigen. Het antwoord op dit raadsel is nog een mysterie dat moet worden opgelost.

Ice: Tales from a Disappearing Continent, door Marco Tedesco met Alberto Flores D'Arcais, is verkrijgbaar bij Headline


Een enorm stuk van het genoom van een tardigrade komt van vreemd DNA

Een lichte microfoto van een tardigrade. Krediet: Sinclair Stammers

Onderzoekers van de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill hebben het genoom gesequenced van de bijna onverwoestbare tardigrade, het enige dier waarvan bekend is dat het de extreme omgeving van de ruimte overleeft, en hebben iets gevonden dat ze nooit hadden verwacht: dat ze een enorm deel van hun genoom krijgen - bijna een zesde of 17,5 procent - van vreemd DNA.

"We hadden geen idee dat een dierlijk genoom uit zoveel vreemd DNA kon bestaan", zegt co-auteur Bob Goldstein, faculteit biologie van het UNC College of Arts and Sciences. "We wisten dat veel dieren vreemde genen verwerven, maar we hadden geen idee dat het in deze mate gebeurt."

Het werk, vandaag gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences, roept niet alleen de vraag op of er een verband is tussen vreemd DNA en het vermogen om extreme omgevingen te overleven, maar breidt de conventionele opvattingen over hoe DNA wordt geërfd verder uit.

Eerste auteur Thomas Boothby, Goldstein en hun medewerkers onthulden dat tardigrades ongeveer 6.000 vreemde genen verwerven, voornamelijk van bacteriën, maar ook van planten, schimmels en Archaea, via een proces dat horizontale genoverdracht wordt genoemd - het uitwisselen van genetisch materiaal tussen soorten in tegenstelling tot het erven van DNA exclusief van mama en papa. Voorheen was een ander microscopisch dier, het raderdiertje genaamd, de recordhouder voor het hebben van het meest vreemde DNA, maar het heeft ongeveer de helft zoveel als de tardigrade. Ter vergelijking: de meeste dieren hebben minder dan één procent van hun genoom van vreemd DNA.

"Dieren die extreme stress kunnen overleven, zijn mogelijk bijzonder vatbaar voor het verwerven van vreemde genen - en bacteriële genen zijn mogelijk beter bestand tegen stress dan dierlijke," zei Boothby, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Goldstein. Bacteriën overleven immers al miljarden jaren de meest extreme omgevingen van de aarde.

Het team speculeert dat het DNA willekeurig in het genoom terechtkomt, maar wat wordt bewaard is wat tardigrades in staat stelt om de meest barre omgevingen te overleven, b.v. plak een tardigrade een jaar of 10 in een vriezer van - 80 graden Celsius en hij begint binnen 20 minuten na ontdooien rond te lopen.

Dit is wat het team denkt dat er gebeurt: wanneer tardigrades zich onder extreme stress bevinden, zoals uitdroging - of een staat van extreme droogte - geloven Boothby en Goldstein dat het DNA van de tardigrade in kleine stukjes breekt. Wanneer de cel rehydrateert, lekken het celmembraan en de celkern, waar het DNA zich bevindt, tijdelijk en kunnen DNA en andere grote moleculen er gemakkelijk doorheen. Tardigrades kunnen niet alleen hun eigen beschadigde DNA repareren terwijl de cel rehydrateert, maar ook het vreemde DNA in het proces hechten, waardoor een mozaïek van genen ontstaat die afkomstig zijn van verschillende soorten.

"We denken aan de levensboom, met genetisch materiaal dat verticaal van mama en papa gaat", zei Boothby. "Maar nu horizontale genoverdracht meer algemeen geaccepteerd en bekender wordt, althans in bepaalde organismen, begint het de manier te veranderen waarop we denken over evolutie en overerving van genetisch materiaal en de stabiliteit van genomen. Dus in plaats van aan de boom te denken van het leven, kunnen we nadenken over het web van leven en genetisch materiaal dat van tak naar tak kruist. Dus het is opwindend. We beginnen ons begrip van hoe evolutie werkt aan te passen."


Amerikaanse wetenschapper

Tardigrades, antwoord ik, zijn microscopisch kleine waterdieren die bijna overal op aarde voorkomen.

Figuur 1. In deze ingekleurde elektronenmicrofoto (EM), die het gevoel heeft van een museumdiorama, komt een beerdiertje tevoorschijn van onder een mosblad om op voedsel of een metgezel te jagen. EM's worden geproduceerd door een moleculaire film van metaal op een monster aan te brengen. De technologie geeft een vals gevoel van de "huid" van deze beerdiertje. In werkelijkheid zijn tardigrades doorschijnend en vertonen ze een verscheidenheid aan kleuren - wit, groen, oranje, rood. In de micro-omgevingen gemaakt door water dat door oppervlaktespanning in de kloven van mossen en korstmossen samenkomt, gedijen tardigrades door zich te voeden met kleinere organismen en door inhoud uit plantencellen te zuigen. Hun vochtige rijk is van voorbijgaande aard en in reactie daarop hebben tardigrades een reeks strategieën ontwikkeld op basis van geïnduceerde cryptobiose - de opschorting van het metabolisme door drogen of bevriezen. In hun cryptobiotische staat, gedroogd of bevroren, zijn ze verbazingwekkend duurzaam. Deze organismen overleven extreme omstandigheden - van temperatuur, druk en straling - in een mate die ongeëvenaard is in de natuur.

Oog van de wetenschap/foto-onderzoekers

Terrestrische soorten leven in het binnenste vocht van mos, korstmos, bladafval en grond. Andere soorten komen voor in zoet of zout water. Ze zijn algemeen bekend als waterberen, een naam die is afgeleid van hun gelijkenis met achtpotige panda's. Sommigen noemen ze mosbiggen en ze zijn ook vergeleken met dwergneushoorns en gordeldieren. Als ze ze zien, zeggen de meeste mensen dat tardigrades de schattigste ongewervelde zijn.

Ooit waren waterberen kandidaten om het belangrijkste modelorganisme te zijn voor ontwikkelingsstudies. Die rol wordt nu het meest prominent ingenomen door de rondworm Caenorhabditis elegans, het onderwerp van studie voor de vele vooraanstaande onderzoekers die het pad volgden dat werd geopend door Nobelprijswinnaar Sydney Brenner, die begon te werken aan C. elegans in 1974. Waterberen bieden dezelfde deugden die hebben gemaakt C. elegans zo waardevol voor ontwikkelingsstudies: fysiologische eenvoud, een snelle fokcyclus en een nauwkeurig, sterk gestructureerd ontwikkelingsplan. Sommige soorten kunnen, zoals C. elegans, zijn eutelisch, wat betekent dat de organismen tijdens hun ontwikkeling hetzelfde aantal cellen behouden. Tardigrades hebben ergens meer dan 1.000 cellen. Ik en anderen gebruiken waterberen als een educatief modelorganisme om een ​​breed scala aan principes in de levenswetenschappen te onderwijzen.

Tardigrades zijn bijna doorschijnend en gemiddeld ongeveer een halve millimeter (500 micrometer) lang, ongeveer zo groot als de punt aan het einde van deze zin. Bij het juiste licht kun je ze zelfs met het blote oog zien. Maar onderzoekers die met tardigrades werken, zien ze zoals ze verschijnen door een ontleedmicroscoop met een vergroting van 20 tot 30 - als charismatische miniatuurdieren.

De meeste kleine ongewervelde dieren schieten verwoed rond. Tardigrades bewegen langzaam terwijl ze rond klauteren op stukjes puin. Ze werden voor het eerst genoemd tardigrada in het Italiaans van het Latijn wat 'langzame wandelaar' betekent. Tardigrades lopen op korte, stompe poten die zich onder hun lichaam bevinden en niet aan de zijkanten uitsteken. Deze stevige poten stuwen ze ongehaast en doelbewust door hun leefgebied.

Tardigrades hebben vijf lichaamsdelen, een goed gedefinieerde kop en vier lichaamssegmenten, die elk een paar poten hebben met klauwen. De klauwen variëren in verschillende soorten, van vertrouwd berenachtig tot vreemd middeleeuwse vuisten vol gehaakte wapens. De achterste poten zijn achterstevoren bevestigd, in een configuratie die anders is dan die van enig ander dier. Deze benen worden gebruikt voor grijpen en slow-motion acrobatiek in plaats van om te lopen.

Figuur 2. Het uiterlijk van Tardigrades is niet het enige aspect dat doet denken aan macrofauna. Een lichtmicroscoopopname van het voorste uiteinde van een tardigrade (links ) toont de mondstiletten, structuren die hen helpen het mondapparaat, een deel van het spijsverteringskanaal en de keelholte bovenaan het spijsverteringsstelsel te voeden. Een dwarsdoorsnede van een generieke waterbeer (Rechtsaf ) toont de relatieve posities van de orgaansystemen. Het ontbreekt aan bloedsomloop en ademhalingssystemen. Op deze kleine schaal is een open hemocoelholte voldoende om zuurstof en voedingsstoffen door het organisme te verdelen.

Dr. David J. Patterson/Foto-onderzoekers. Illustratie onderaan door Tom Dunne, naar een figuur van de auteur.

Binnenin deze kleine beesten vinden we anatomie en fysiologie die vergelijkbaar is met die van grotere dieren, inclusief een volledig spijsverteringskanaal en spijsverteringsstelsel. Monddelen en een zuigende keelholte leiden naar een slokdarm, maag, darm en anus. Er zijn goed ontwikkelde spieren, maar slechts één geslachtsklier. Tardigrades hebben een dorsaal brein bovenop een gepaard ventraal zenuwstelsel. (Mensen hebben een dorsaal brein en een enkel dorsaal zenuwstelsel.) De lichaamsholte van tardigrades is een open hemocoel die elke cel raakt, waardoor een efficiënte voeding en gasuitwisseling mogelijk is zonder dat er bloedsomloop- of ademhalingssystemen nodig zijn.

Taxonomen verdelen het leven op aarde in drie domeinen: Bacteriën, Archaea (een oude lijn van bacterieachtige cellen zonder kernen die evolutionair gezien waarschijnlijk dichter bij organismen met kernhoudende cellen staan ​​dan bij bacteriën), en Eukarya. Eukarya is verdeeld in vier koninkrijken: Protista, Plantae, Fungi en Animalia. Phylum Tardigrada is een van de 36 phyla (ongeveer, afhankelijk van wie je het vraagt) binnen Animalia - waardoor water een duidelijk onderscheidende tak aan de levensboom draagt.

Tardigrades zijn ingekapseld in een robuuste maar flexibele cuticula die moet worden afgeworpen als het organisme groeit. Zo zijn ze geplaatst tussen de phyla op de ecdysozoa-evolutielijn tussen dieren zoals nematoden en geleedpotigen die ook hun nagelriemen afschudden om te groeien.

Dieren groeien op twee manieren: door meer cellen toe te voegen of door elke cel groter te maken. Tardigrades doen over het algemeen het laatste. Als een dier een harde cuticula of een exoskelet heeft, moet het uit die schaal breken om te groeien. Zo zie je in de zomer in veel delen van de wereld overal de afgeworpen exoskeletten van sprinkhanen op bomen.

Tardigrades zijn onderverdeeld in twee klassen, Eutardigrada en Heterotardigrada. Als algemene regel hebben de leden van Eutardigrada een naakte of gladde cuticula zonder platen, terwijl de Heterotardigrada een cuticula hebben die is gepantserd met platen.

Stoere klanten

De bekendste eigenschap van Tardigrades is hun brute, hardnekkige vermogen om spectaculair extreme omstandigheden te overleven. Een paar jaar geleden toonde de Discovery Network-show Dieren planeet uitgezonden een countdown verhaal over de meest ruige wezens op aarde. Tardigrades werden gekroond tot de "meest extreme" overlevende, met pinguïns in de Antarctische kou, kamelen in de droge oven van de woestijn, buiswormen in de afgrond en zelfs de legendarisch hardnekkige kakkerlak.

Figuur 3. Tardigrades (links ) waren een tijdlang beschouwd als concurrenten met de rondworm Caenorhabditis elegans (Rechtsaf ) en de fruitvlieg Drosophila melangaster als belangrijke modelorganismen van ongewervelde dieren. Tardigrades hebben die rol in de loop der jaren minder gespeeld, maar de aandacht voor onderzoek neemt toe naarmate nieuwe genetische onderzoekstools een diepere inspectie mogelijk maken van hun extreme duurzaamheid en aanpassingsvermogen in reactie op veranderende omgevingsomstandigheden. Tardigrades zijn roofdieren van nematodenwormen zoals: C. elegans . Onder de microscoop komen tardigrade-onderzoekers af en toe een waterbeer tegen die een nematode rond het midden grijpt. De nematode kronkelt woedend over de schaal, terwijl de tardigrade als een bronco-rijder blijft hangen, totdat de uitgelekte nematode zich overgeeft.

Foto met dank aan Bob Goldstein en Vicky Madden van de University of North Carolina in Chapel Hill.

Maar extreme overleving is alleen van toepassing op sommige soorten terrestrische tardigrades. Mariene en aquatische tardigrades hebben deze kenmerken niet ontwikkeld omdat hun omgeving stabiel is. Het lijkt erop dat de extravagante overlevingsaanpassingen zijn geselecteerd als directe reactie op snel veranderende terrestrische micro-omgevingen van vochtige flora die onderhevig is aan snelle uitdroging en extreem weer.

Terrestrische tardigrades hebben drie basistoestanden: actief, anoxybiose en cryptobiose. In de actieve toestand eten, groeien, vechten, reproduceren, bewegen en voeren ze de normale routines van het leven uit. Anoxybiose treedt op als reactie op een laag zuurstofgehalte. Tardigrades zijn vrij gevoelig voor zuurstofspanning. Langdurige verstikking resulteert in het falen van de osmoregulerende controles die het lichaamswater reguleren, waardoor de tardigrade opzwelt als de Michelin-man en een paar dagen blijft rondzweven totdat zijn leefgebied uitdroogt en hij zijn actieve leven kan hervatten.

Cryptobiose is een omkeerbare ametabolische toestand - de opschorting van het metabolisme - die onvermijdelijk is vergeleken met dood en opstanding. Bij cryptobiose, veroorzaakt door extreme uitdroging, wordt de metabolische activiteit verlamd door de afwezigheid van vloeibaar water. Terrestrische waterberen zijn slechts limnotterrestrial-waterdieren die leven in een film van water die in hun terrestrische habitats wordt aangetroffen. Mos en korstmossen bieden sponsachtige habitats met een groot aantal kleine waterplassen en, net als sponzen, drogen deze habitats langzaam uit. Terwijl de omgeving water verliest, droogt de tardigrade met hen uit. Het heeft geen keuze. Het wezen verliest tot 97 procent van zijn lichaamsvocht en verschrompelt tot een structuur van ongeveer een derde van zijn oorspronkelijke grootte, een zogenaamde tun. In deze toestand, een vorm van cryptobiose genaamd anhydrobiose - wat betekent leven zonder water - kan het dier zo ongeveer alles overleven.

Figuur 4. Tardigrades hebben een reeks overlevingstactieken ontwikkeld om te ontsnappen aan de grillen van hun gelokaliseerde en kwetsbare omgevingen. Anoxybiose en encystment, beschreven in het bovenste deel van deze figuur, zijn reacties die je zou kunnen zien in een verscheidenheid aan organismen. De onderste helft van de grafiek toont drie toestanden van cryptobiose, waarin het metabolisme is onderbroken - een handeling die gewoonlijk de doodsdiagnose is. Cryobiose treedt op als reactie op bevriezing en anhydrobiose als reactie op drogen. Tijdens dit laatste geeft een organisme zijn interne water af om een ​​gedroogde pellet te worden. Beide resulteren in de vorming van een duurzame gekrompen toestand genaamd a tun . Meer zelden wordt een tun gemaakt om osmotische aanvallen te weerstaan, waarvoor water nodig is. In de staat tun kunnen tardigrades vele jaren overleven, ongevoelig voor extremen die veel verder gaan dan die in hun natuurlijke omgeving.

Illustratie door Tom Dunne.

Tardigrades zijn gedurende 20 uur experimenteel onderworpen aan temperaturen van 0,05 kelvin (–272,95 graden Celsius of functioneel absoluut nulpunt), daarna opgewarmd, gerehydrateerd en weer actief geworden. Ze zijn 20 maanden bewaard bij -200 graden Celsius en hebben het overleefd. Ze zijn blootgesteld aan 150 graden Celsius, ver boven het kookpunt van water, en zijn nieuw leven ingeblazen. Ze zijn onderworpen aan meer dan 40.000 kilopascal druk en overmatige concentraties van verstikkende gassen (koolmonoxide, kooldioxide, stikstof, zwaveldioxide), en toch keerden ze terug naar het actieve leven. In de cryptobiotische toestand overleefden de dieren zelfs de brandende ultraviolette straling van de ruimte.

Door student-wetenschappers uit te dagen om na te denken over de verbazingwekkende duurzaamheid van tardigrades, komt hun begrip van natuurkunde, scheikunde en biologie in het spel. Ze herinneren zich dat water uitzet als het het vriespunt nadert, en daarom blijft ijs drijven. Bij 4 graden Celsius oefent de uitzetting van water voldoende kracht uit om keien te splijten, metalen containers te scheuren en levende cellen te laten exploderen. Een cel bestaat voor meer dan 95 procent uit water. De scheurende krachten en ijzige microscherven die zich vormen in bevroren cellen zijn dezelfde die bevriezing veroorzaken.

De overlevingseigenschappen van tardigrades zijn in feite heel geschikt voor een organisme dat zijn thuis maakt in mossen en korstmossen (bryophyten), die hen slechts een dun laagje bescherming bieden. Bryophytes zijn onderhevig aan de extreme omgevingsfactoren die worden ervaren op een planeet die baadt in zonnestraling. Ze kunnen verschillende perioden van directe blootstelling aan ultraviolet licht krijgen en zijn nooit ver van uitdrogen als de omgevingsomstandigheden veranderen.

Improviseren, aanpassen en overwinnen

Tardigrades vertonen duidelijk verschillende reacties, gegroepeerd onder de algemene naam cryptobiose, op verschillende bronnen van stress. Anhydrobiose en cryobiose leiden tot de vorming van tuns, maar ze zijn niet gelijkwaardig - het zijn verschillende mechanismen voor bescherming tegen verschillende aanvallen van het milieu.

Figuur 5. Eutardigrades hebben geen bepantsering, wat weinig lijkt te hebben gedaan om hun evolutionaire succes te remmen. Grotere eutardigrades - zoals die van het geslacht Macrobiotus (hierboven weergegeven in actieve vorm en tun-toestand) - worden in veel habitats aangetroffen, waar ze kleinere tardigrades consumeren, evenals nematodenwormen en raderdiertjes. Hun grote eetlust voor nematoden (ze kunnen er veel per dag consumeren), en hun resulterende controlerende rol op de nematodenpopulatie, duidt op een belangrijke rol in het voedselweb voor tardigrades op microschaal.

Oog van de wetenschap/foto-onderzoekers

Anhydrobiose - metabole suspensie veroorzaakt door bijna volledige uitdroging - is een veel voorkomende toestand voor tardigrades, die ze meerdere keren per jaar kunnen binnenkomen. Om de overgang te overleven, moeten waterberen heel langzaam uitdrogen. De tun vormt zich als het dier zijn poten en kop terugtrekt en zich tot een bal krult, waardoor het oppervlak wordt geminimaliseerd. Wanneer bijna al zijn interne water is ingeleverd, is de beerdiertje in anabiose, een droge toestand van schijndood. Het is bijna alsof het dier zichzelf in stand houdt door een poeder te worden dat bestaat uit de ingrediënten van het leven. Wanneer ze worden gerehydrateerd door dauw, regen of smeltende sneeuw, kunnen tardigrades binnen enkele minuten tot enkele uren terugkeren naar hun actieve staat.

Bij cryobiose, een andere vorm van cryptobiose, ondergaat het dier bevriezing maar kan het weer tot leven worden gewekt. Elke temperatuur onder het vriespunt van het celcytoplasma onderdrukt de moleculaire mobiliteit en schorst daarom het metabolisme. Van vriestemperaturen kan worden verwacht dat ze extra structurele verstoringen veroorzaken, maar tardigrades, zoals hierboven vermeld, hebben de meest drastische rillingen overleefd. Het lijkt waarschijnlijk dat overleving wordt verleend door de afgifte of synthese van cryoprotectanten. Deze middelen kunnen de bevriezingstemperatuur van weefsel manipuleren, het proces vertragen en een ordelijke overgang naar cryobiose mogelijk maken, en ze kunnen de nucleatie van ijskristallen onderdrukken, wat resulteert in een ijskristalvorm die gunstig is voor daaropvolgende heropleving met ontdooien.

Osmobiose is een reactie op extreem zoutgehalte, dat destructieve osmotische zwelling kan veroorzaken. Sommige tardigrades vertonen een opvallend effectieve osmoregulatie en handhaven stasis bij steile osmotische gradiënten. Sommige anderen ontsnappen via de vorming van een tun die ongevoelig is voor osmotische overdracht.

In 2007 werden tardigrades het eerste meercellige dier dat de blootstelling aan de dodelijke omgeving van de ruimte overleefde. Onderzoekers in Europa lanceerden een experiment met de BIOPAN 6/Foton-M3-missie van de European Space Agency die cryptobiotische tardigrades rechtstreeks blootstelde aan zonnestraling, hitte en het vacuüm van de ruimte. Terwijl het experimentele schip 260 kilometer boven de aarde cirkelde, activeerden de onderzoekers de opening van een container met tardigrade-vaten erin en stelden ze bloot aan de zon. Toen de tonnen naar de aarde werden teruggebracht en opnieuw gehydrateerd, bewogen, aten, groeiden, vervellen en reproduceerden de dieren. Ze hadden het overleefd. In de zomer van 2011 bracht Project Biokis, gesponsord door de Italiaanse ruimtevaartorganisatie, tardigrades de ruimte in met de Amerikaanse spaceshuttle Avontuur. Kolonies van tardigrades werden blootgesteld aan verschillende niveaus van ioniserende straling. De schade wordt nu geanalyseerd om meer te weten te komen over hoe cellen reageren op straling en misschien hoe tardigrade-cellen de schade afweren.

Het overleven van intense straling suggereert een bijzonder effectief DNA-herstelsysteem in een actief organisme. Effectieve osmoregulatie bij extreem zoutgehalte impliceert een krachtig metabolisme - osmoregulatie in het licht van een hoog zoutgehalte in de omgeving is energetisch extreem duur aangezien metabolische transacties gaan, waarbij het pompen van ionen tegen steile osmotische en ionische gradiënten vereist is. We zien dus in tardigrades twee tegengestelde reacties op extreme omgevingen: de passieve reactie van rust in de vorm van cryptobiose, in evenwicht gehouden door de hyperactieve reacties van indrukwekkend DNA-herstel en krachtige osmoregulatie. As practitioners of adaptive evolution, tardigrades are virtuosos.

Zich verplaatsen

Tardigrades have been discovered just about everywhere that anyone has looked, from the Arctic to the equator, from intertidal zones to the deep ocean, and even at the top of forest canopies. Their ubiquity is intimately linked to their survivorship. I am often asked how tardigrades manage to find their way to the canopy of towering trees. Most likely, wind carries them. In the tun state they are barely distinguishable from dust particles. But like spores, pollen and seeds, the tuns have a preference for where they land. Many microenvironments will be unsuitable habitats for freshly arrived tardigrades. Yet an unhappily placed tun can simply wait for a change in precipitation or perhaps a change in season. When conditions improve, life can begin again.

Figure 6. The armored Heterotardigrade of the genus Echiniscus in the active state (bovenkant ) and in the cryptobiotic tun state (bottom ). The armor of these tiny predators contains chitin, the same material incorporated in the cuticle of insects. The armor may slow the process of drying. In drier environments, heterotardigrades are predictably represented in larger numbers than are naked species. The armor plates may supply some degree of protection to the vulnerable active form.

Images courtesy of the author.

Contributing to their success as travelers is the fact that many tardigrades of moss, lichen and leaf litter are parthenogenetic, able to produce eggs without mating, and in a few cases are hermaphroditic, able to self-fertilize. A lone tardigrade on an ill wind—active, tun or egg—may be able to establish a population where it lands if the habitat is suitable. We may be under tardigrade rain right now.

Figure 7. These images of tardigrade claws are magnified 3,000 to 5,000 times. Even at so fine a scale, structures have developed that are distinctive to each genus, suggesting adaptations for different lifestyles. Tiny hooks suitable for spearing tiny hors d’oeurves contrast with bristling claws seemingly optimized for a raking, tearing attack. Little studied, tardigrades are far from understood. The diversity of claw types may have roles in mating, tun formation and other tardigrade activities that have not yet been discovered.

Images courtesy of the author and Clark W. Beasley of McMurry University.

At present there are about 1,100 described species of water bears, but not all are valid. Some descriptions are repeats and some are just plain flawed. Around 1,000 species have been properly identified and described. We have about 300 marine, 100 freshwater and 600 terrestrial species. But the land species are much easier to find and have been pursued by many more researchers over many more years. Still, my students have discovered and described four new species so far, and we are working to confirm another half dozen, including one found on the campus of Baker University in Kansas, where I am a faculty member. We believe there is an abundance of species yet to be discovered, especially in the nonterrestrial environments.

Finding a New One

Last summer, the student who inquired at my office, Rachael Schulte, became an intern working on our National Science Foundation grant under the Research at Undergraduate Institutions (RUI) program designed to teach research by exploring and expanding the biodiversity of the phylum Tardigrada in North America.

Figure 8. A light-microscope image reveals the dorsal plates and cirri, cuticular extensions, of what one day could be known officially as Multipseudechiniscus raney l. While working with the author, Baker University undergraduate Rachael Schulte found the organism in samples her teacher had collected in California. They have submitted a paper describing the organism for publication.

Image courtesy of the author and Rachael Schulte.

After a couple of weeks of practice on lichen from local trees, Rachael had become proficient with the tools of the tardigrade trade—the dissecting scope, the wire Irwin loop, slide preparation, imaging, record keeping and identification to the level of genus. She was ready to work on actual research material, so we set her up with samples collected a couple of years before on a transect from more than 9,000 feet up in the Sierra Nevada Mountains down to Fresno, California.

Just a week later, she came to me with a finely made slide.

In 1983, Giuseppe Ramazzotti and Walter Maucci published the monograph The Phylum Tardigrada. It was translated from Italian into English by Clark Beasley in 1985. It is now 27 years out of date and includes only half of the described species. But it remains the reference of first resort. We started with the genus Pseudechinsicus. As I read the diagnostic questions in the key, Rachel worked the microscope to answer them.

The animal looked like Pseudechinsicus raneyi, as described by Gragrick, Michelic, and Schuster in 1964. We pulled up a copy of the paper from the files (we have PDF files of 95 percent of all tardigrade papers) and read. The description matched our animal. We then looked at the 1994 list of species, along with the relevant research papers and geographic distributions, prepared by McInnes. There were only two listings for our species—the original description from California and Schuster and Gragrick’s entry in their 1965 classic work on the western North American tardigrades, which added Oregon to Pseudechinsicus raneyi’s known range. Searching through the more recent literature in our database, Rachael discovered that I had also found the creature in Montana during my master’s work at the University of Montana, Missoula, in the late 1960s, although I did not publish the record until 2006. Now after 40 years we had a fourth record and a new location for an uncommon regional animal.

During our literature review, we learned that the genus was described by Gustav Thulin in 1911, who gave high taxonomic value to the presence of the pseudosegmental plate. Then in 1987, Kristensen revised the family Echinsicidae, redescribed the existing genera and added four new ones to the list. Because this occurred after our creature was described, we needed to confirm the genus assignment by reviewing its characteristics against the amended, more detailed description.

We started down the list of characteristics under the genus Pseudechiniscus I read the first line:

Our specimens did not match the description of the genus Pseudechinicus. So we checked the other generic descriptions within the family the same way and concluded that our specimens matched none of them. We now thought there were enough significant deviations from the existing descriptions to merit describing and naming a new genus.

Over the next several months we borrowed the original type specimen of Pseudechiniscus raneyi from the Bohart Museum at the University of California at Davis and confirmed that it was the same as our specimens. Rachael and I made images of the slides, measured multiple characteristics on each specimen and developed a comparative table. We checked and double checked our specimens. As we started to pass the draft of a manuscript back and forth, I asked Rachael whether she wanted to be a coauthor describing the new animal or to have it named after her.

Rachael presented a poster about the discovery at the November 2010 Sigma Xi International Meeting and Student Research Conference in Raleigh, North Carolina, with 250 other undergraduate researchers. The new genus of water bear is shown in Figure 8. Our manuscript reporting the find is under review at a peer-reviewed journal.


HOW DO THEY DO THAT?

The tardigrades are able to withstand such extreme conditions because they enter cryptobiose status when conditions are unfavorable. It is an extreme state of anabiosis (decreased metabolism). According to the conditions they endure, the cryptobiosis is classified as:

    Anhydrobiosis: in case of environmental dehydration, they enter a “barrel status” because adopt barrel shaping to reduce its surface and wrap in a layer of wax to prevent water loss through transpiration. To prevent cell death they synthesize trehalose, a sugar substitute for water, so body structure and cell membranes remain intact. They reduce the water content of their body to just 1% and then stop their metabolism almost completely (0.01% below normal).

  • Cryobiosis: in low temperatures, the water of living beings crystallizes, it breaks the structure of cells and the living being die. Tardigrades use proteins to suddenly freeze water cells as small crystals, so they can avoid breakage.
  • Osmobiosis: it occurs in case of increase of the salt concentration of the environment.
  • Anoxybiosis: in the absence of oxygen, they enter a state of inactivity in which leave their body fully stretched, so they need water to stay perky.

Referring to exposures to radiation, which would destroy the DNA, it has been observed that tardigrades are able to repair the damaged genetic material.

These techniques have already been imitated in fields such as medicine, preserving rat hearts to “revive” them later, and open other fields of living tissue preservation and transplantation. They also open new fields in space exploration for extraterrestrial life (Astrobiology) and even in the human exploration of space to withstand long interplanetary travel, ideas for now, closer to science fiction than reality.


All about Waterbear (Tardigrade)

FACTS: One of the more fascinating organisms in the microsphere is the common tardigrade – technically speaking, “slow walker.” However, it is not the tardigrade’s sluggish speed that captures the attention, but rather the fact that as this miniscule creature lumbers along on its eight tiny legs, it bears an uncanny resemblance to, well, a bear.

First described in 1773 by Johann August Ephraim Goeze as “kleiner Wasserbär,” these “little Waterbears” are unusually hardy. By entering a state of cryptobiosis – a kind of super-hibernation where the metabolism becomes inactive – waterbears can survive in boiling water, and at temperatures very close to absolute zero. They can dry out and survive 99% dehydrated for decades. They can survive a thousand times more radiation than humans can. They can even survive in the vacuum of outer space!

Needless to say, with these death-defying abilities, waterbears are found all over the world, from the highest mountain peaks to the depths of the deep. But they are typically found nearby in the miniature rainforests created by common mosses (indeed, they are sometimes called “moss piglets”) – so backyard adventurers with low-powered microscopes can easily go on a waterbear hunt.

But never fear: although a few species (such as the grizzly Milnesium tardigradum) are aggressively carnivorous, as a whole, waterbears (including our own Hypsibius dujardini) are quiet herbivores who live gentle little lives, picnicking and playing – and taking long, slow walks.


CONCLUSIONS

Despite their overall abundance and cosmopolitan distribution, the Tardigrada have been relatively neglected by invertebrate zoologists. Because of difficulties in collecting and culturing the organisms and their apparent lack of economic importance to humans, our knowledge of tardigrades has lagged that of other groups. However, their importance in elucidating the phylogeny of the Metazoa, particularly the arthropods, has recently increased interest in this group. In addition, their development and ecology are poorly understood, and proper training of taxonomists skilled in identifying tardigrade species is essential for systematic, ecological, and molecular analyses.

Tafel 1. Subdivision of the Phylum Tardigrada with Habitat Classifications (Nelson, 2001)


Secrets of the amazing tardigrades revealed by their DNA

New genome sequences shed light on both the origins of the tardigrades (also known as water bears or moss piglets), and the genes that underlie their extraordinary ability to survive in extreme conditions. A team of researchers led by Mark Blaxter and Kazuharu Arakawa from the universities of Edinburgh, Scotland and Keio, Japan respectively, have carefully stitched together the DNA code for two tardigrade species, and their results are presented in an article publishing 27 July in the open access journal PLOS Biology.

Tardigrades are microscopic animals, justly famous for their amazing ability to withstand complete dehydration, resurrecting years later when water is again available. Once desiccated, they have been frozen in ice, exposed to radiation, sent into space vacuum. and still they spring back to life.

Tardigrades became more famous recently when it was suggested that their DNA was a mix of animal and bacterial segments, making them "Frankenstein" hybrids. The new research has now laid the Frankenstein idea to rest by arguing that tardigrade DNA looks "normal," with no evidence that these special animals use extraordinary means to survive. Previous ideas that they might have taken up large numbers of foreign genes from bacteria are shown to be due simply to contamination.

But what is "normal" to a tardigrade is still enigmatic and exciting. At less than a millimetre in length, tardigrades are too small to leave fossils, but using the new genomes, the scientists were able to explore what the DNA could tell them about where tardigrades sit in the tree of animal life. Tardigrades are a distinct type of animal whose closest relatives are arthropods (insects, spiders and their allies) and nematodes (roundworms). But which is closest? While the accepted view is that their four pairs of stubby legs make them more closely related to arthropods, the DNA evidence surprisingly strongly favoured a closer kinship with nematodes.

The researchers then looked at a set of genes -- the so-called HOX genes -- used to lay down the nose-to-tail pattern in embryos. There are usually about ten different HOX genes in animals, each involved with a different part of the nose-to-tail pattern. They found that tardigrades were missing five HOX genes, and that most nematodes also were missing the same five genes. This is either a coincidence or further evidence that tardigrades and nematodes are closely related.

It was also possible to identify the genes that tardigrades use to resist the adverse effects of desiccation. By asking which genes were turned on during the drying process, scientists could identify sets of proteins that appear to replace the water that their cells lose, helping to preserve the microscopic structure until water is available again. Other proteins look like they protect the tardigrades' DNA from damage, and may explain why they can survive radiation.

"I have been fascinated by these tiny, endearing animals for two decades. It is wonderful to finally have their true genomes, and to begin to understand them. It has also been great to work with Kazuharu Arakawa and his Japanese colleagues on this -- science is truly global, and together we achieved exciting things," Professor Mark Blaxter said. "This is just the start -- with the DNA blueprint we can now find out how tardigrades resist extremes, and perhaps use their special proteins in biotechnology and medical applications."


Frozen Siberian microbes just woke up from a 24,000-year nap—and immediately got busy

The microscopic organisms wasted no time cloning themselves.

Tiny microscopic organisms came back to life after they thawed out.

In 2015, a team of scientists extracted a core of frozen sediment from the permafrost in northern Siberia, near the Arctic Ocean. After getting thawed out in the lab, tiny microscopic organisms from that soil, called bdelloid rotifers, wriggled back to life—following what could be described as a 24,000-years-long nap, according to new research published in the journal Huidige biologie.

“It’s like a tale of Sleeping Beauty,” says coauthor Nataliia Iakovenko, a biologist at the University of Ostrava in the Czech Republic. Except instead of one hundred years of dormancy, these bdelloid rotifers were most recently kicking around in the Late Pleistocene. And instead of a cursed princess, we’re talking about some extremely hardy worm-like invertebrates, about a third of a millimeter in size, which do not exist in male form and reproduce by cloning themselves.

“The important message is these molecular mechanisms which help them to survive have a very long expiration date,” says Iakovenko.

When the researchers collected the permafrost samples, they used drilling and trimming techniques that helped reduce the risk of inadvertent mixing with modern-day microbes. To pinpoint the rotifers’ age, the scientists took adjacent material from the core and sent it to a lab in Arizona for radiocarbon dating, which revealed an age of 23,960 to 24,480 years. Meanwhile, the rotifers themselves, along with other soil organisms, sprung to life in the lab after defrosting into balmy 64-degree conditions. For contrast, when the researchers removed them from the permafrost the temperature of the frozen sediment was 21 degrees Fahrenheit, and average temperatures for the permafrost sit at around 14 degrees Fahrenheit.

These creatures can survive this type of extreme scenario because they are adapted to frequent or irregular drying or freezing, says Stas Malavin, a coauthor on the study and a researcher at the Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science in Russia. “From previous research on rotifers, we know that they are very tough animals, they can resist many different harmful conditions.” When frozen like this, the rotifers’ state can be compared to clinical death, says Malavin—but one that’s reversible.

This study is “one of very few studies that have demonstrated multi-thousand year survival of a eukaryote, an organism whose cells have a nucleus, wrote Peter Convey, a terrestrial ecologist at the British Antarctic Survey, in an email to Popular Science. Previous research has suggested that nematodes can survive for even longer, at over 40,000 years, while several studies on moss, for example, also found lengthy (though far shorter) survival times. Rotifers, tardigrades (or “water bears”) and nematodes are known for cryptobiosis, says Convey, meaning they can survive in a “suspended” state when exposed to serious stressors like sub-zero temperatures or desiccation.

“I guess one of the largest challenges with any such studies is that of contamination,” wrote Convey, who was not involved in the research. In other words, “how can you be absolutely sure that nothing has had the chance to percolate down through the [soil] over time, or how to be sure there have not been any events disturbing the continuity of permafrost over this time.”

These new findings, Malavin says, will help researchers figure out what specific mechanisms allow organisms to preserve themselves in such fatal conditions. Further research could eventually contribute to scientists’ understanding of how to better preserve human or endangered species sperm, says Malavin, or transplanted human organs like hearts, which can currently only be preserved for very short time periods.

While these rotifers may have technically survived for 24,000 years, their normal lifespan is quite brief. “Can you imagine,” Iakovenko mused, “that they can survive for 24,000 years frozen, but then they just live one month and die?”


Save the pangolins

Pangolins are one of the world's most interesting animals. They are the only mammals to be covered from head to tail in scales. Because they have no teeth, they will deliberately eat stones (and nibble their own scales) to break up food in their stomachs. When they roll up into a defensive position, their scales can withstand a lion or tiger's jaws and, a bit like skunks, they can emit a stinky fluid to deter any would-be predators.

Unfortunately, some species are on the edge of extinction. Education and awareness are important aspects of their protection.

Traditional Chinese medicine is far from a quaint, ancient wisdom. Instead, it's a multi-billion-dollar black market that tortures bears and skins pangolins. It's a leading factor driving the extinction of some species. Knowing this gives us the ability and tools by which to stop it. Law enforcement and anti-trafficking operations are insufficient. We must tackle the root causes of pangolin trafficking.

Jonny Thomson teaches philosophy in Oxford. He runs a popular Instagram account called Mini Philosophy (@philosophyminis). His first book is Mini Philosophy: A Small Book of Big Ideas.


Bekijk de video: STEMSaturday. Have you heard about the tardigrade? (Januari- 2022).