ما الذي يجعل “دببة الماء” الصغيرة صعبة للغاية؟ إصلاح الحمض النووي التالف بسرعة.

قبل بضع سنوات، غامرت آن دي سيون بالدخول إلى حديقتها في باريس لتعريف أطفالها بالعجائب الخفية في مملكة الحيوان. قام الدكتور دي سيان، عالم الأحياء الجزيئية، بجمع قطع من الطحالب، ثم نقعها في الماء ووضعها تحت المجهر. حدق أطفالها في المخلوقات الغريبة ذات الثمانية أرجل التي تتسلق الطحلب.

قال الدكتور دي سيان: “لقد أعجبوا”.

لكنها لم تنته من الوحوش الصغيرة التي تسمى بطيئات المشية. أحضرتهم إلى مختبرها في المتحف الوطني الفرنسي للتاريخ الطبيعي، حيث قصفتهم هي وزملاؤها بأشعة جاما. الانفجارات أكبر بمئات المرات من الإشعاع اللازم لقتل الإنسان. ومع ذلك، نجا بطيئو المشية ومضوا في حياتهم وكأن شيئًا لم يحدث.

لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أن بطيئات المشية مقاومة تمامًا للإشعاع، ولكن الآن فقط يكشف الدكتور دي سيان وباحثون آخرون أسرار بقائهم على قيد الحياة. أصبحت بطيئات المشية بارعة في الإصلاح الجزيئي، إذ أصبحت قادرة على إعادة تجميع أكوام الحمض النووي التالفة بسرعة، وفقًا لدراسة نشرت يوم الجمعة، ودراسة أخرى أجريت في وقت سابق من هذا العام.

لقد حاول العلماء اختراق دفاعات بطيئات المشية لعدة قرون. في عام 1776، وصف عالم الطبيعة الإيطالي لازارو سبالانزاني كيف يمكن أن تجف الحيوانات تمامًا ثم تُبعث إلى الحياة عن طريق رش الماء. وفي العقود التي تلت ذلك، اكتشف العلماء أن بطيئات المشية يمكنها تحمل الضغط الساحق، والتجمد العميق، والسفر عبر الفضاء.

في عام 1963، اكتشف مجموعة من الباحثين الفرنسيين أن دب الماء يمكن أن يتحمل دفقات هائلة من الأشعة السينية. وفي دراسات حديثة، وجد الباحثون أن بعض أنواع دب الماء يمكن أن تتحمل 1400 مرة إشعاعًا أكثر مما هو مطلوب لقتل شخص ما.

الإشعاع مميت لأنه يكسر خيوط الحمض النووي. يمكن لشعاع عالي الطاقة يضرب جزيء الحمض النووي أن يسبب ضررا مباشرا؛ ويمكنه أيضًا أن يسبب الفوضى عن طريق الاصطدام بجزيء آخر داخل الخلية. يمكن لهذا الجزيء المتحور أن يهاجم الحمض النووي.

ويشتبه العلماء في أن بطيء المشية يمكن أن يمنع هذا الضرر أو يعكسه. وفي عام 2016، قام باحثون من جامعة طوكيو اكتشف البروتين Dsup، والذي يبدو أنه يحمي جينات بطيئات المشية من أشعة الطاقة والجزيئات التي تسيء التصرف. اختبر الباحثون فرضيتهم عن طريق حقن Dsup في الخلايا البشرية واستخدام الأشعة السينية. كانت خلايا Dsup أقل تضرراً من الخلايا التي تفتقر إلى بروتين بطيئات المشية.

أثار هذا البحث اهتمام الدكتور دي شين ببطيئات المشية. قامت هي وزملاؤها بدراسة الحيوانات التي جمعتها في حديقتها في باريس، وكذلك الحيوانات الموجودة في إنجلترا وثلث القارة القطبية الجنوبية. قالوا وفي يناير/كانون الثاني، ألحقت أشعة جاما الضرر بالحمض النووي لبطيئات المشية، لكنها فشلت في قتلها.

حددت عالمة الأحياء كورتني كلارك هوتشتيل من جامعة نورث كارولينا آشفيل وزملاؤها بشكل مستقل بطيئات المشية. انتهى الأمر بجينات مكسورة. ونشرت دراستهم يوم الجمعة في مجلة Current Biology.

تشير هذه النتائج إلى أن Dsup نفسه لا يمنع تلف الحمض النووي، على الرغم من أن البروتينات توفر حماية جزئية. من الصعب معرفة ذلك على وجه اليقين لأن العلماء ما زالوا يتوصلون إلى كيفية إجراء تجارب على بطيئات المشية. فهم لا يستطيعون هندسة الحيوانات بدون جين Dsup، على سبيل المثال، لمعرفة كيفية تعاملهم مع الإشعاع.

وقال جان بول كونكورد، مساعد الدكتور دي شين في المتحف: «أردنا إجراء هذه التجربة». “لكن ما يمكننا فعله مع بطيئات المشية هو أكثر أهمية.”

كشفت الدراستان الجديدتان عن خدعة أخرى لبطيئات المشية: فهي تقوم بسرعة بإصلاح الحمض النووي المكسور.

بعد تعرض بطيئات المشية للإشعاع، تستخدم خلاياها مئات الجينات لتصنيع دفعات جديدة من البروتينات. العديد من هذه الجينات مألوفة لعلماء الأحياء لأن الأنواع الأخرى – بما في ذلك جنسنا – تستخدمها لإصلاح الحمض النووي التالف.

تعمل خلايانا على إصلاح الجينات باستمرار. تتكسر خيوط الحمض النووي في الخلية البشرية النموذجية حوالي 40 مرة في اليوم، وفي كل مرة، يجب على خلايانا إصلاحها.

تنتج بطيئات المشية كميات كبيرة بشكل مدهش من بروتينات الإصلاح المستقرة هذه. يتذكر الدكتور كلارك هاتشتيل عندما قاموا بقياس حجمهم لأول مرة: «اعتقدت أن هذا أمر مثير للسخرية».

دكتور. وجد دي سيان وزملاؤه أن الإشعاع يتسبب في إنتاج بطيئات المشية العديد من البروتينات غير الموجودة في الحيوانات الأخرى. وفي الوقت الحالي، تظل وظائفها غامضة إلى حد كبير.

اختار العلماء بروتينًا وفيرًا بشكل خاص للدراسة يسمى TRD1. وعند إدخاله في الخلايا البشرية، فإنه يساعد الخلايا على مقاومة الضرر الذي يلحق بالحمض النووي الخاص بها. وتكهن الدكتور كونكورد بأن DRT1 قد يمسك بالكروموسومات ويبقيها في شكلها الصحيح حتى عندما تبدأ خيوطها في الجفاف.

وقال الدكتور كونكورد إن دراسة البروتينات مثل TRD1 لن تكشف فقط عن قوة بطيئات المشية، ولكنها ستؤدي أيضًا إلى أفكار جديدة حول علاج الاضطرابات الطبية. على سبيل المثال، يلعب تلف الحمض النووي دورًا في العديد من أنواع السرطان. وقال الدكتور كونكورد: «يمكننا الاستفادة من أي تكتيكات يستخدمونها».

لا يزال الدكتور كونكورد يجد أنه من الغريب أن تكون بطيئات المشية جيدة جدًا في النجاة من الإشعاع. ففي نهاية المطاف، ليس من الضروري أن يعيشوا في محطات الطاقة النووية أو الكهوف المبطنة باليورانيوم.

“هذا أحد الألغاز الكبيرة: لماذا هذه الكائنات مقاومة للإشعاع في المقام الأول؟” هو قال.

وقال الدكتور كونكورد إن هذه القوة العظمى لبطيء المشية قد تكون صدفة غير عادية. يمكن للجفاف أن يكسر الحمض النووي، لذلك تستخدم بطيئات المشية دروعها وتصلح البروتينات لمقاومة الجفاف.

في حين أن الحديقة الباريسية قد تبدو مكانًا سهلاً للعيش فيه، إلا أنها يمكن أن تشكل الكثير من التحديات لبطيئات المشية، كما يقول الدكتور كونكورد. وحتى اختفاء الثلوج كل صباح يمكن أن يكون كارثة.

وقال: “لا نعرف كيف تبدو الحياة هناك في الطحالب”.