Stres je pokretač evolucije
Na sve organizme prirodno utiču brojni faktori stresa, kao što su klimatske promene, zračenje, odnosi grabljivaca i plena, paraziti, bolesti i konkurencija unutar i između vrsta. Kao rezultat toga, sposobnost reagovanja na stres važna je karakteristika svih živih sistema i, obratno, razvoj vrsta i ekosistema u celini nije moguć bez takvih prirodnih stresora.
Voda je izvor života. Ljudsko telo sastoji se od 60% vode, a gubitak od samo 3% dovodi do pogoršanja motoričkog kapaciteta i funkcija odgovornih za regulaciju telesne temperature. Za razliku od ljudi, male hironomidne larve iz roda Polipedilum vanderplanki, Hinton 1951 [Diptera, Insecta] u stresnim uslovima usporavaju svoj orgaizam i ulaze u životno-spasavajući dubok san – fenomen poznat kao anhidrobioza. Anhidrobioza, kao oblik kriptobioze, predstavlja životnu etapu nekih organizama u kojoj se nivo metaboličke aktivnosti smanjuje (reverzibilno) do nemerljivog nivoa, kako bi organizam mogao da preživi u nepovoljnim uslovima sredine – u ovom slučaju sušnim uslovima.
Ovakvu sposobnost preživljavanja imaju i mali vodeni medvedi ill Dugoživci –Tardigrade, koji su relativno poznati po procesu anhidrobioze, ali takođe i mikrobi, gljive i neke biljke na taj način preživljavaju sušu. Međutim, vrsta P. vanderplanki je važna jer je najveća životinja (telo larve je dužine 8 mm) koja može da preživi anhidrobiozu (desikaciju) potpunim sušenjem svog tela.
Slika 1. Životni ciklus P. vanderplanki (Izvor: Istraživačka grupa za anhidrobiozu, Nacionalni institut za agrobiološke nauke, 2009).
Uspavane larve vrste P. Vanderplanki je do sada pronađen uglavnom u centralnoj Africi u blizini Ekvatora, gde se očekuje da će temperature biti relativno visoke tokom cele godine, a sušna sezona može trajati I po nekoliko meseci bez kapi kiše. Larve P. vanderplanki se nalaze u malim baricama na stenama gde voda brzo isparava pri višim temperaturama, a kako bi preživele u tako nestabilnom okruženju, larve stvaraju cevastu blatnjavu formaciju poynatu tubularno cevasto gnezdo gde spavaju. Kako voda isparava, larva se suši, postepeno zaštićena u cevastom gnezdu, a kada sadržaj vode u telu konačno padne na 3% telesne težine, larva zaspi čekajući sledeće padavine.
Ali kako zapravo preživljavaju? Neverovatno je da su se ove larve prilagodile da pretvaraju svojih tkiva u staklo kako bi prevazišle stres (visoku temperaturu i sušu). Prvo, njihova tkiva akumuliraju visoke koncentracije vrste šećera nazvane trehaloza, koja se pretvara u staklo. Rezultat je naborana, mala staklena jedinka koja može dugo da ostane u ovom stanju, prkoseći stresu. Čim nastupi vlažna sezona, larve se rehidriraju i nastavljaju do kraja svog životnog ciklusa: metamorfoza u fazi insekta, praćena metamorfozom do odrasle faze, parenjem i polaganjem jajašaca. Važan aspekt njihovog životnog ciklusa je da moraju da prođu postupak sušenja. Drugim rečima, toliko su prilagođeni ovoj strategiji da ne mogu da žive bez nje.
Iznenađujuće, spavajuće larve mogu da ožive po nekoliko decenija anhidrobioze i da pokažu unakrsnu otpornost na niz stresova u životnoj sredini, uključujući fluktuaciju temperature, velike doze jonizirajućeg zračenja i organske rastvarače. S obzirom na nivo zaštite koji pruža vitrifikacija, naučnici su započeli ispitivanje ekstremno- ekoloških granica ovih larvi – tačku do koje još uvek mogu da prežive, da se rehidriraju i nastave svoj životni ciklus. Testirane su gornje i donje temperaturne granice (-270 ° C do iznad 100 ° C); trajanje faze sušenja (najmanje 3 godine); tolerancija zračenja (rehidracija uočena u dozama do 3500 Gy). Kao najveće životinje koje prolaze kroz proces anhidrobioze, izvrsni su kandidati za dugotrajna svemirska putovanja i kolonizaciju svemira. Prema studiji Japanskog nacionalnog instituta za agrobiološke nauke, Odelenja za istraživanje anhidrobioze mogu da posluže kao deo hidroponskih ekosistema, izvor hrane za ljude ili izvor hrane za ribe i izvrstan su materijal za proučavanje. Stoga je ispitana tolerancija vakuuma u svemiru – Polypepedilum vanderplanki je preževio 13 meseci u vakuumu svemira u eksperimentu izvedenom na Međunarodnoj svemirskoj stanici, gde se 80% izloženih larvi uspešno rehidriralo.
Slika 2 Putovanje u svemir i nazad – P. vanderplanki (izvor: Istraživačka grupa za anhidrobiozu, Nacionalni institut za agrobiološke nauke, 2009).
Ovo otkriće je fascinantno kada je u pitanju njihova uloga u istraživanju svemira u narednim decenijama, ali ne smemo da zaboravimo ni njihovu dosadašnju ulogu na planeti Zemlji. Oni sami po sebi su jedinstveni i zajedno sa drugim organizmima važni su delovi globalnog i lokalnog biodiverziteta i karika u prirodi. Evolucijski gledano, varijacije prema prirodnim stresovima (kao što su u slučaju Polipedilum vanderplanki sušni periodi) bile su prilično konstantne i omogućavale su organizmima da se prilagode promenjivim uslovima životne sredine. Međutim, danas su ljudske aktivnosti uvele potpuno nove pojave. Pored toga, ovi stresovi obično imaju sinergijski efekat, bilo sa prirodnim sistemima bilo međusobno, što rezultira smanjenom sposobnošću (ili nivoom tolerancije) organizama da im se prilagode.
Hoćemo li da nastavimo ovim tempom razvoja ili ćemo pružiti priliku organizmima i prirodi, zavisi od nas. Zaštita životne sredine Sada i Ovde omogućiće prosperitet organizama bez kojih naš život ne može da opstane Sada i Ovde i u Budućnosti u Svemiru.
O autoru:
Martina Blinkova Dončevska je magistrirala ekologiju iz oblasti hidrobiologije. Radi kao istraživač na PNU Institutu za istraživanje životne sredine, građevinarstvo i energetiku – IEGE i savetnik je za zaštitu životne sredine na Institutu za građevinarstvo Makedonija – GIM. Aktivno radi na zaštiti životne sredine i uspostavljanju održivog razvoja u opštinama, gradovima, kompanijama, za šta je 2019 g. imenovana predvodnicom Ciljeva održivog razvoja Ujedinjenih nacija u okviru kompanije .
