ما الذي يجعل “دببة الماء” الصغيرة صعبة للغاية؟ يقومون بإصلاح الحمض النووي المكسور بسرعة.

لتعريف أطفالها بالعجائب الخفية في مملكة الحيوان قبل بضع سنوات، دخلت آن دي سيان إلى حديقتها في باريس. جمع الدكتور دي سيان، عالم الأحياء الجزيئية، قطعًا من الطحالب، ثم عاد إلى الداخل لينقعها في الماء ويضعها تحت المجهر. كان أطفالها يحدقون في العدسة في مخلوقات غريبة ذات ثمانية أرجل تتسلق فوق الطحلب.

قال الدكتور دي سيان: “لقد أعجبوا”.

لكنها لم تنته بعد من التعامل مع الوحوش الصغيرة، المعروفة باسم بطيئات المشية. أحضرتهم إلى مختبرها في المتحف الوطني الفرنسي للتاريخ الطبيعي، حيث ضربتهم هي وزملاؤها بأشعة جاما. وكانت الانفجارات أكبر بمئات المرات من الإشعاع اللازم لقتل إنسان. ومع ذلك، نجا بطيئو المشية، وواصلوا حياتهم وكأن شيئًا لم يحدث.

لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أن بطيئات المشية مقاومة بشكل غريب للإشعاع، ولكن الآن فقط اكتشف الدكتور دي سيان وباحثون آخرون أسرار بقائهم على قيد الحياة. يبدو أن دب الماء بارع في الإصلاح الجزيئي، فهو قادر على إعادة تجميع أكوام الحمض النووي المحطم بسرعة، وفقا لدراسة نشرت يوم الجمعة وأخرى في وقت سابق من هذا العام.

لقد حاول العلماء اختراق دفاعات بطيئات المشية لعدة قرون. في عام 1776، وصف لازارو سبالانزاني، عالم الطبيعة الإيطالي، كيف يمكن للحيوانات أن تجف تمامًا ثم يتم إحياؤها برذاذ الماء. وفي العقود اللاحقة، وجد العلماء أن دب الماء يمكن أن يتحمل الضغط الساحق، والتجمد العميق، وحتى الرحلة إلى الفضاء الخارجي.

في عام 1963، اكتشف فريق من الباحثين الفرنسيين أن دب الماء يمكنه تحمل انفجارات هائلة من الأشعة السينية. وفي دراسات حديثة، وجد الباحثون أن بعض أنواع دب الماء يمكن أن تتحمل جرعة من الإشعاع أعلى بـ 1400 مرة مما هو مطلوب لقتل شخص ما.

الإشعاع مميت لأنه يكسر سلاسل الحمض النووي. يمكن للأشعة عالية الطاقة التي تضرب جزيء الحمض النووي أن تسبب ضررا مباشرا؛ ويمكنه أيضًا أن يسبب الفوضى عن طريق الاصطدام بجزيء آخر داخل الخلية. وقد يهاجم هذا الجزيء المتغير الحمض النووي.

ويشتبه العلماء في أن بطيء المشية يمكن أن يمنع هذا الضرر أو يبطله. وفي عام 2016، اكتشف باحثون في جامعة طوكيو اكتشف بروتينًا يسمى Dsup، والتي يبدو أنها تحمي جينات بطيئات المشية من أشعة الطاقة والجزيئات الضالة. اختبر الباحثون فرضيتهم عن طريق وضع Dsup في الخلايا البشرية ورشقها بالأشعة السينية. كانت خلايا Dsup أقل تضرراً من الخلايا التي لا تحتوي على بروتين بطيئات المشية.

أثار هذا البحث اهتمام الدكتور دي سيان ببطيئات المشية. قامت هي وزملاؤها بدراسة الحيوانات التي جمعتها في حديقتها في باريس، إلى جانب نوع موجود في إنجلترا وثالث من القارة القطبية الجنوبية. كما أفادوا وفي يناير/كانون الثاني، حطمت أشعة جاما الحمض النووي لبطيئات المشية، لكنها فشلت في قتلها.

وجدت كورتني كلارك هاتشتيل، عالمة الأحياء بجامعة نورث كارولينا في آشفيل، وزملاؤها بشكل مستقل أن بطيئات المشية وانتهى الأمر بجينات مكسورة. ونشرت دراستهم يوم الجمعة في مجلة Current Biology.

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

قال جان بول كونكورديت، مساعد الدكتور دي سيان في المتحف: «نود أن نقوم بهذه التجربة». “لكن ما يمكننا فعله مع بطيئات المشية لا يزال بدائيًا تمامًا.”

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

بعد تعرض بطيئات المشية للإشعاع، تستخدم خلاياها مئات الجينات لتكوين دفعة جديدة من البروتينات. العديد من هذه الجينات مألوفة لعلماء الأحياء، لأن الأنواع الأخرى – بما في ذلك نحن – 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، يتعين على خلايانا إصلاحها.

تصنع بطيئات المشية بروتينات الإصلاح القياسية هذه بكميات كبيرة مذهلة. تذكرت الدكتورة كلارك هاتشتيل عندما قامت بقياس مستوياتها لأول مرة: «اعتقدت أن هذا أمر مثير للسخرية».

واكتشفت الدكتورة دي سيان وزملاؤها أيضًا أن الإشعاع يتسبب في إنتاج بطيئات المشية لعدد من البروتينات غير الموجودة في الحيوانات الأخرى. في الوقت الحالي، تظل وظائفها غامضة في الغالب.

اختار العلماء بروتينًا وفيرًا بشكل خاص للدراسة، يسمى TRD1. وعند إدخاله في الخلايا البشرية، بدا أنه يساعد الخلايا على مقاومة الضرر الذي يلحق بالحمض النووي الخاص بها. وتكهن الدكتور كونكورديت بأن TRD1 قد يمسك بالكروموسومات ويحتفظ بها في شكلها الصحيح، حتى عندما تبدأ خيوطها في الاهتراء.

وقال الدكتور كونكورديت إن دراسة البروتينات مثل TRD1 لن تكشف فقط عن قوة بطيئات المشية، ولكنها قد تؤدي أيضًا إلى أفكار جديدة حول كيفية علاج الاضطرابات الطبية. ويلعب تلف الحمض النووي دورًا في العديد من أنواع السرطان، على سبيل المثال. قال الدكتور كونكورديت: «إن أي حيل يستخدمونها قد نستفيد منها».

لا يزال الدكتور كونكورديت يجد أنه من الغريب أن تكون بطيئات المشية جيدة جدًا في النجاة من الإشعاع. ففي نهاية المطاف، لا يتعين عليهم البقاء على قيد الحياة في محطات الطاقة النووية أو الكهوف المبطنة باليورانيوم.

“هذه واحدة من الألغاز الكبيرة: لماذا تقاوم هذه الكائنات الإشعاع في المقام الأول؟” هو قال.

قال الدكتور كونكورديت أن هذه القوة العظمى لبطيء المشية يمكن أن تكون مجرد صدفة غير عادية. يمكن أن يؤدي الجفاف أيضًا إلى كسر الحمض النووي، لذلك قد تستخدم بطيئات المشية دروعها وتصلح البروتينات لمقاومة الجفاف.

في حين أن حديقة باريس قد تبدو لنا مكانًا سهلاً للعيش فيه، إلا أن الدكتور كونكورديت قال إنها قد تشكل الكثير من التحديات لبطيء المشية. وحتى اختفاء الندى كل صباح قد يكون كارثة.

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