Uzay Boşluğunda Hayatta Kalmak: Tardigrada

Günümüzde, Tardigrada şubesine bağlı 1000 farklı Tardigrad türü tanımlanmış durumda. Habitatları o kadar geniş ki, Himalaya’lardan(+6000 metre) derin denizlere (-4000 metre), ekvatordan kutuplara kadar her yerde bu türlere rastlamak mümkün. Aynı zamanda, göl, tatlı su kaynakları, taş duvarlar ve çatı gibi daha ılımlı ortamlarda da bu canlılar görülebiliyor. Genellikle nemli ortamlarda yaşayan bu türler, düşük nem ortamlarında da hayatta kalabiliyor.

Tardigrad’ların popülaritesi de yaşadığı çevrelerin bu aşırı özelliklerinden kaynaklanıyor. Bir çok canlıyı öldürebilecek olan ortamlarda hayatta kalabiliyor. Mutlak sıfıra (−273 °C) yakın sıcaklıklarda yaşayabilirken, çoğu hayvanın dayanabileceği radyasyondan 1.000 kat daha fazla radyasyona direnç gösterebiliyor.

Küçük Dev!

Aynı zamanda “Su ayısı” olarak da adlandırılan Tardigrad’lar suda yaşayan, mikroskobik boyutlarda ve 8 bacaklı bir hayvan türü. İlk defa 1773’te Johann August Ephraim Goeze tarafından keşfedilen tür, su içinde yaşamasına rağmen bacaklara sahip olması yüzünden “su ayısı” (Kleiner Wasser Bär) lakabını almış. Keşfinden 3 yıl sonra İtalyan biyolog Lazzaro Spallanzani tarafından “Yavaş Yürüyen” anlamındaki Tardigrada adı verilmiş. Işık mikroskoplarında rahatlıkla görünen yetişkinlerinin boyu 1.5 mm’yi bulurken, en küçükleri0.1 mm’nin altında olabiliyor. Hayata yeni başlamış bir larvalarının boyutu ise sadece 0.05 milimetre.

Tardigrad’lar, silindirik bir vücuda bağlı, biraz tombul sayılabilecek 4 çift bacağa sahip. Baş kısmını saymazsak, 4 bölmeli olan vücudu, her bölmesinde eklemsiz ve 4 pençeli bacaklar barındırıyor. Pençeli bacaklar, kum tanelerine veya bitki yüzeylerine tutunmalarını sağlıyor. Kitin’den oluşan dış katmanı (kütikül) ise periyodik olarak yenileniyor.

Yapısal Özellikleri

Tardigrad’ların bir diğer ilginç özelliği ise “eutelic” olması. Bunun anlamı, bireylerin doğum anında sahip olduğu hücre sayısının hayatları boyunca sabit kalması. Aynı türdeki tüm bireyler de aynı sayıda hücreye sahip. Kimi türler 40.000 kadar hücre barındırırken, kimileri daha az hücreye sahip. (“Eutelic” organizmaya diğer bir örnek olarak yuvarlak solucanlar verilebilir.) Üremeleri ise eşeyli olabileceği gibi, partenogenez ile gerçekleşebiliyor. Yani dişi yumurtası, döllenmeden bir birey oluşturabiliyor.

Tardigrad’lar, bizim sahip olduğumuz gibi solunum organlarına sahip değiller. Gaz alışverişi, tüm vücut yüzeyi üzerinden gerçekleştiriliyor. Ağız kısmı ise “stylet” adı verilen keskin, bıçak benzeri yapılara sahip. Bu kısımlar ile bitki hücrelerini, algleri, küçük omurgasızları ve hatta diğer Tardigrad’ları tüketebiliyorlar.

Tardigrad’ları Ne Yok Eder? Hiçbir Şey!

Bu canlılar  üzerinde gerçekleştirilen gözlemler, bu türlerin sıcak su kaynaklarında, Himalaya’ların tepe noktalarında, katı buz katmanlarının altında ve okyanus çökeltilerinde yaşam bulabildiğini gösteriyor. Şimdi Tardigrad’ların dayanabildiği bu aşırı çevre şartlarına biraz değinelim, ardından bu dirençlerini neye, hangi mekanizmalara borçlu olduklarına inceleyelim..

Sıcaklık:

Tardigrad’lar, 151 °C sıcaklıkta dakikalarca hayatta kalabiliyor. Aynı şekilde -200 °C’de de zarar görmeden günlerce yaşayabiliyor. Mutlak sıfırın 1 °C üstünde (-272 °C’de) de bir kaç dakika boyunca canlı kalabilir.

Basınç:

Bu türler, aşırı derecede düşük basınçta (vakum ortamında) da canlı kalabiliyor. Benzer şekilde atmosferik basıncın 1200 katı kadar yüksek basınçlarda da canlılığını kaybetmiyor. Yapılan önceki uzay deneylerinde, uzay vakumuna doğrudan 1o gün boyunca maruz kalan Tardigrad’ların Dünya’ya geri getirildiklerinde canlı kaldığı görülmüş. Tardigrad’ların bazı türlerinin ise atmosferik basıncın 6000 katına dayandığı bilinmektedir. Ki bu basınç, okyanus tabanının en derin noktasındaki (Mariana Çukuru) basıncın yaklaşık 6 katı.

Susuzluk:

Tardigrad’lar, mutlak kuru bir ortamda 10 yıl boyunca hayatta kalabilmektedir.

Radyasyon:

Çoğu canlı için ölümcül radyasyon seviyelerinde, Tardigrad’lar hayatta kalabilir. 5000 Gy ve 6200 Gy gibi radyasyon seviyelerinde hayatta kaldığı gözlemlenmiştir. Kıyaslama yapmak istersek, insanlar için 10 Gy’nin ölümcül olduğunu söylemek yeterlidir. 2007 Ekim’de gerçekleştirilen Foton-M3 adlı uzay uçuşu sırasında kozmik radyasyona maruz kalan Tardigrad’lar Dünya’ya geri döndüklerinde%68’den fazla oranda hayatta kalabilmiş ve hatta sağlıklı yavru verebilmiştir. Mayıs 2011 yılında Endeavour mekiğinin son görevi STS-134’te de Tardigrad’lar üzerinde yoğun çalışmalar gerçekleştirilmiştir.

Çevresel Toksinler:

Tardigrad’ları chemobiosis adı verilen evreye girerek, çevresel toksinlere karşı yüksek direnç gösterebilirler. Ancak, bu konuda gerçekleştirilen laboratuvar çalışmaları hala sürmektedir.

Peki Nasıl?

Peki Tardigrad’lar bu aşırı ortamlara nasıl dayanabiliyorlar? Öncelikle, şunu belirtmekte fayda var: Yukarı sayılan aşırı koşullarda, Tardigrad’lar aktif olarak hayatta kalmıyorlar. Onun yerine Cryptobiosis adı verilen yarı-ölü evreye geçiyorlar. Kış uykusuna benzer bu evrede, metabolizma hızı neredeyse sıfırlanıyor. Cryptobiosis evresinde en belirgin değişikliklerden biri ise programlı su kaybı.

Aşırı düşük sıcaklıklarda, Tardigrad’ların vücutlarındaki su oranını %85’ten %3’e kadar azalıyor. Bu şekilde, düşük sıcaklıklarda vücut suyunun donması ile meydana gelecek hasarlar önlenmiş oluyor. (Donma sırasında meydana gelen en büyük hasar, hücre içindeki suyun kristalleşerek hücre zarlarına fiziksel zararlar vermesidir.) Tardigrad’lar hücrelerindeki suyu atarak, olası kristallenmeleri önlüyor. Bu direnç mekanizmasına da Cryobiosis adı veriliyor.

Su kaybı, radyasyon direncinde de rol alıyor. Bu konu ile ilgili çalışmalar sürse de, temel direncin, vücutlarındaki düşük seviye sudan geldiği öne sürülüyor. Radyasyonun hücre içinde meydana getirdiği reaktif moleküller, susuz ortamda tepkime veremiyor. Düşük miktarda su, olabilecek “zararlı” reaksiyonların da meydana gelme riskini bu şekilde azaltıyor.

Tardigrad’lar vücutlarındaki tüm suyu attıklarında, kıvrılıp şekil değiştirerek “tun” adlı formu alıyor. Bu durumda, metabolizma, normal seviyesinin %0.01’inden daha az seviyede çalışıyor. Vücutlarındaki su seviyesi ise normalin %1’ine kadar inebiliyor.

Tardigrad’lar Üzerine Gelecek Çalışmalar

Cryptobiosis üzerinde gerçekleştirilecek çalışmalar, Tardigrad’ların bu “hayatta kalma becerilerini” diğer organizmalara da uygulanmasını sağlayabilir. Nitekim, 2004 yılında bu konu ile ilgili gerçekleştirilen çalışmalar, aşı teknolojilerinde bazı gelişmeleri sağlamış bile. Cryptobiosis özelliği ile, bazı patojenleri öldürmeden kurutmak mümkün. Bu sayede, aşının içeriğindeki “zayıflatılmış organizmalar” kuru şekilde saklanabiliyor. Genel kullanıma açılırsa “kuru aşılar”, soğutuculara gereksinimi ortadan kaldıracak, dağıtım ve depolama açısından önemli avantajlar yaratacak.

Benzer teknolojiler, spermlerin, tohumların kanın ve farklı gıdaların saklanması için de ileride kullanılabilir. Kim bilir, olası insan uygulamalarında, gezegenler arası yolculuklarda, dondurarak uyutma işlemi pek ala mümkün olabilir.

Kaynaklar
Can Holyavkin, Açık Bilim
Illionis Wesleyan University, Species Distribution Project (http://www.iwu.edu/~tardisdp/tardigrade_facts.html)
Encyclopedia of Life, Tardigrada (http://eol.org/pages/3204/overview)
Wikipedia, Tardigrada (http://en.wikipedia.org/wiki/Tardigrade)
BBC Nature, Tardigrades: Water bears in space (http://www.bbc.co.uk/nature/12855775)
BBC News, High hopes for fridge-free jabs (http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/3754504.stm)