Bjørnedyr overlever i verdensrommet og i havdypet

Nylig samlet noen av verdens fremste forskere seg ved NTNU Vitenskapsmuseet i Trondheim for å lære mer om noen av de mest fascinerende dyrene du kan tenke deg.

Bjørnedyr, kalles de, og de færreste har sett dem. Kanskje ikke så rart når de aller største blir rundt 1,5 millimeter lange. Men selv om de er små av vekst, kan de gi oss verdifull innsikt i svært spennende biologiske prosesser.

Småtassene er nemlig noen ordentlige hardhauser. Noen bjørnedyr kan overleve etter å ha vært fryst ned til det absolutte nullpunkt, vært utsatt for ekstrem tørke eller for stråledoser som langt overgår det andre levende organismer kan takle

Denne hardførheten gjør at de kanskje kan fortelle oss hvordan celler kan reparere seg eller regenereres. Dermed blir de interessante for både kreftforskere og forskere som er interessert i hvordan aldring påvirker kroppene våre.

Les også: Slik reduserer du Alzheimers-risikoen

(Saken fortsetter under)

Finnes overalt

Professor K. Ingemar Jönsson ved Högskolan Kristianstad i Sverige er en av verdens fremste eksperter på bjørnedyr, eller Tardigrada som de heter på latin.

– Bjørnedyr finnes mer eller mindre overalt, sier professor Jönsson.

Mange kan de være også. I ett gram tørr mose kan det finnes nærmere 1000 bjørnedyr.

Forskerne som samlet seg i Trondheim tok en tilfeldig prøve fra mose på trær utenfor Vitenskapsmuseet. Bare i denne prøven fant de tre ulike arter av bjørnedyr.

Les også: – Vi tror på vitenskap, men glemmer at mye forskning er kjøpt og betalt

Stor variasjon

Bjørnedyr er en variert rekke med 1.220 beskrevne arter. De fleste lever i moser og lav, noen i bunnsedimenter og på alger i havet og i ferskvann. De er å finne fra de dypeste havdyp til de høyeste fjelltopper, fra Antarktis til Arktis. Noen er parasitter, mens andre er rovdyr.

Noen av dem har seksuell reproduksjon, mens andre formerer seg ved jomfrufødsel der egget kan utvikle seg uten at en hann har vært involvert.

Resultatene er omstridt, men den nødvendige genvariasjonen kan holdes ved like ved at bjørnedyr tar opp store mengder arvemateriale fra andre organismer som bakterier, arkebakterier, sopp og planter. Bjørnedyrene gjør dette fremmede arvematerialet til del av sitt eget. Det kalles horisontal genoverføring.

– Ifølge en ny studie kan opptil 17,5 prosent av DNA komme fra andre arter, sier Jönsson.

Les også: DNA-jegere åpnet vikinggrav i Normandie

Bjørnedyr i verdensrommet

I den grad bjørnedyr er kjent for noe som helst, er det at de kan tåle ekstreme påkjenninger.

Professor Jönsson har kanskje mer enn noen annen bidratt til å gjøre bjørnedyr kjent for flere. I 2007 var han leder for et europeisk romprosjekt som sendte 3.000 bjørnedyr ut i verdensrommet for å bli utsatt for de ekstreme forholdene der.

– Vakuum, kosmisk stråling og UV-stråling, oppsummerer han.

(Saken fortsetter under)

Identifisering av bjørnedyr under workshopen ved NTNU Vitenskapsmuseet. Fra venstre: Karstein Hårsaker, Terje Meier, Elisabeth Stur og Roberto Guidetti. Foto: Torbjørn Ekrem

Munken Gilbert Franz Rahm eksperimenterte i 1920-årene med å fryse bjørnedyr ned til 272 minusgrader og varme dem opp til 151 grader uten at det tok knekken på dem. Allerede i 1923 påsto Rahm derfor at bjørnedyr kunne overleve i verdensrommet.

– Hvorfor ikke teste det? spurte Jönsson, som fikk tilgang til den europeiske romfartsorganisasjonen ESAs forskningsprogram sammen med kolleger i Köln, Stuttgart og Stockholm.

Prosjektet fikk navnet «Tardigrades in space», og fans av «Doctor Who» kan lett bli oppspilt, men forkortelsen TARDIS var ganske enkelt en tilfeldighet.

Les også: Nasa «leker med ilden» i verdensrommet

Kan gi svar på hvordan livet ble til på Jorden

Fire ulike arter ble med på ferden med FOTON-M3 fra Kazakhstan i september 2007. To av dem ble utsatt for UV-stråling på opptil 7000 KJ/m 2 og en kosmisk stråling på 5-100 mGy. Turen tok 12 døgn.

– Rommets vakuum hadde ingen innvirkning på dyrenes overlevelse, og 10-15 prosent av den ene arten som ble utsatt for UV-stråling overlevde lenge nok til å produsere overlevelsesdyktig avkom, sier professor Jönsson.

I en periode deretter sto telefonen hans ikke stille. Dessverre havarerte et oppfølgerprosjekt i 2011. Romskipet Fobos-Grunt skulle sende levende organismer, deriblant bjørnedyr, til Mars-månen Phobos, men krasjet under utskyting.

Denne turen skulle blant annet se på muligheten for panspermi, at liv på planeten vår kan ha kommet utenfra ved at livsformer overlever lengre opphold i verdensrommet. Bakterier kan overleve lenge.

Men om bjørnedyr også er blant artene som kan kolonisere nye planeter, får vi ikke vite på en stund. Videre forskning utenfor Jorda har strandet på grunn av mangelen på penger. Det er ikke lett å få tilgang til den internasjonale romstasjonen ISS.

Les også: Forskere fant «genetiske supermennesker» som skulle vært døde eller svært syke

(Saken fortsetter under)

Et bjørnedyr i slekten Pseudechiniscus sett i lysmikroskop. Foto: Torbjørn Ekrem

Tåler uttørking

Evnen til å overleve i verdensrommet skyldes egentlig bjørnedyrenes ekstreme overlevelsesevne på landjorda.

Bjørnedyr kan gå i dvale om det ikke er nok tilgang på vann. Under denne dvalen kan metabolismen, eller forbrenningen, stanse helt. Det vil si at de kjemiske prosessene som står bak omsetning av mat, drikke, oksygen med videre ikke lenger fungerer.

– Metabolsk er de døde, men strukturelt er de levende, sier professor Jönsson.

Bjørnedyrene kan våkne til liv igjen om forholdene rundt dem blir normale.

– Vi vet at de kan greie seg i tre tiår i frossen tilstand. To tiår i romtemperatur, sier Jönsson.

Les også: – Ny forskning gir bedre forståelse av hva som forårsaker schizofreni

Det er rapportert tilfeller av bjørnedyr som har overlevd over 100 år før de ble vekket til live igjen, men Jönsson er uhyre skeptisk til denne informasjonen. I ett tilfelle skal for eksempel bjørnedyr ha bli vekket til live fra nedtørket mose etter 120 år. I så fall var det snakk om ett eller noen få individer som så vidt bevegde seg før de kreperte.

Dyrene er i stand til å stabilisere cellestrukturene. Danningen av karbohydratet trehalose har blitt foreslått som én av hemmelighetene bak den store overlevelsen. Det hindrer nedbrytningen av ulike deler av cellen ved å holde disse delene stabile i en glasslignende form, flytende, men stabil. Men bjørnedyrene har små nivåer av trehalose, og det er ennå uklart om dette sukkeret betyr noe for dyrenes overlevelsesevne.

Les også: Felles hjerne-eksperiment kan gi nye behandlinger

Radioaktivitet

Men det er altså ikke bare tørke bjørnedyr er svært motstandsdyktige mot. Den gamle vitsen går på at kakerlakker vil ta over Jorda etter en atomkrig. Men du skal ikke se bort fra at det blir bjørnedyr isteden.

Professor K. Ingemar Jönsson holder foredrag om bjørnedyrenes fascinerende verden. Foto Torbjørn Ekrem

Mennesker takler ikke mer enn 5-6 Gray (Gy), som er et uttrykk for absorbert strålingsdose. Kakerlakker takler et par hundre Gy, og er altså atskillig mer hardføre enn oss. Men bjørnedyr har overlevd opp til 10.000 Gy, avhengig av art og type stråling.

– Dyrene er mer sensitive i tidlige utviklingsstadier, kanskje på grunn av celledelingen, sier Jönsson.

Motstandsdyktigheten mot radioaktivitet er neppe noe direkte resultat av evolusjonen.

– Det er trolig et evolusjonært biprodukt. De er egentlig tilpasset uttørking. Toleransen er en bonus, mener Jönsson.

Her er det mye å lære ennå. Bjørnedyrene har effektive mekanismer for å reparere ødelagt DNA. Arvestoff begynner å nedbrytes allerede ved 10-40 Gy. Men noen dager etter strålingen er DNA reparert. Den samme nedbrytningen skjer ved tørke.

– Vi vet ikke hvordan DNA-et repareres, sier Jönsson.

Men dette er det svært interessant å forske videre på, blant annet for å se hvordan celler kan fornye seg. Alderdomsforskere og kreftforskere burde stå klare.

Les også: – Tre til fem kopper kaffe daglig beskytter hjertet

(Saken fortsetter under)

Det arktiske kjempebjørnedyret, Richtersius coronifer, ble i 2007 sendt ut i rommet og overlevde blant annet kosmisk stråling. Dyret finnes først og fremst i Arktis, men har også blitt funnet på Stora Alvaret på Öland. Foto: NTB/Scanpix/Reinhardt Møbjerg Kristensen

Italia i sentrum

I Sverige er Jönsson omtrent den eneste bjørnedyrforskeren. Men Italia har flere.

Doktor Roberto Guidetti ved U niversitetet i Modena og Reggio Emilia er del av en forskergruppe som regnes blant de verdensledende. Selv er han taksonom og spesialist på bjørnedyrs oppbygging og slektskap.

– Nå for tiden er det flere som studerer bjørnedyr, sier Guidetti.

Under samlingen i Trondheim demonstrerte Guidetti hvordan de preparerer prøver for å undersøke dyrene.

Doktor Łukasz Kaczmarek fra Adam Mickiewicz University i polske Poznań har undersøkt bjørnedyr siden han var student og har lang erfaring fra felten.

– Her lærer vi fra hverandre, sier Kaczmarek, som bruker litt andre teknikker enn det Guidetti gjø

Forskerne møtes ikke så ofte, og dermed blir slike arbeidsgrupper så viktige.

Spesialister på bjørnedyr er ikke mange. Med jevne mellomrom samler de seg til konferanser. Da de møttes i Italia i fjor, kom rundt 100 bjørnedyrforskere. Det er omtrent alle.

Les også: Vannet bør renne før det brukes

Norge rundt

Terje Meier er nok Norges ledende ekspert på bjørnedyr.

– Jeg tok hovedfag på bjørnedyr en gang i tiden, sier Meier.

Zoologen oppdaget derimot at det ikke fantes flust av jobber for eksperter på bjørnedyr, og han har jobbet det meste av yrkeslivet i forlagsbransjen isteden. Men på fritida er det bjørnedyr som gjelder, og han har vært mer eller mindre overalt i Norge for å samle inn prøver.

Meier har et eget laboratorium hjemme i Oslo der han hittil har identifisert rundt 150-160 arter, hvorav 136 arter med sikkerhet. Han jobber med å lage en oversikt for hele landet, og anslår at vi har rundt 250 arter i Norge. Men siden han ikke har tilgang på den mest avanserte teknologien for å skille de ulike artene fra hverandre, har han kommet til et punkt der det bremser opp litt.

Les også: Ny blodprøve oppdager kreft tidligere

Norsk faggruppe

Nå stiller Meier samlingen sin på 3000 preparater til rådighet for NTNU Vitenskapsmuseet. Det er professor Torbjørn Ekrem ved Seksjon for naturhistorie glad for:

– Vi ønsker å opprette en faggruppe for bjørnedyr, sier professor Ekrem.

(Saken fortsetter under)

Mose og lav fra et tre utenfor NTNU Vitenskapsmuseet. Prøven inneholdt tre arter bjørnedyr. Foto: Torbjørn Ekrem

Selv er han spesialist på fjærmygg, men vil vite mer om Tardigrada. Meiers samling blir viktig, og flere av artene som han har identifisert blir brukt som referanser når bjørnedyr skal artsidentifiseres senere. Resultatene skal nå digitaliseres og georefereres, som betyr at det knyttes opp til informasjon om funnstedet.

På Vitenskapsmuseet vil de også gjennomføre DNA-analyse og DNA-strekkode bjørnedyrene, noe som kan bidra til å finne enda flere arter.

Les også: – Kroppens celler eldes altfor raskt hos folk som sover lite

Modellorganisme

Forskere, deriblant Jönsson, håper nå at en art av bjørnedyr kan bli biologisk modellorganisme, spesielt fordi det første bjørnedyret nylig fikk hele genomet sitt sekvensert.

En modellorganisme er en art som blir spesielt grundig undersøkt for å forstå biologiske prosesser for å gi grunnleggende kunnskaper som er til nytte også når andre organismer undersøkes.

Det åpner opp for nye muligheter, også for finansiering. Kanskje er det nettopp dette som skal til for å sende bjørnedyrene ut i verdensrommet igjen.

Les også:

Livets strekkoder i Norge kartlegges raskt

Derfor har noen gjøker blå egg

Glimt av skatter

Saken ble opprinnelig publisert på Gemini.no