Criptobiose
A criptobiose é un estado ametabólico da vida na que entra un organismo en resposta a condicións ambientais adversas como o desecamento, conxelación e deficiencia de oxíxeno. No estado criptobiótico, todos os procesos metabólicos medibles cesan, evitando a reprodución, desenvolvemento e reparación. Cando as condicións ambientais volven a ser axeitadas, o organismo retorna ao seu estado metabólico vital normal tal como era antes da criptobiose.
Formas
[editar | editar a fonte]Anhidrobiose
[editar | editar a fonte]A anhidrobiose é a forma máis estudada de criptobiose e ten lugar en situacións de extremo desecamento. O termo anhidrobiose deriva do grego e significa "vida sen auga" e é utilizado comunmente para tolerar o desecamento por certos animais invertebrados como os rotíferos bdelloideos, tardígrados, artemias, nematodos, e polo menos un insecto quironómido da especie Polypedilum vanderplanki. Porén, outras formas de vida, como a planta Craterostigma plantagineum,[1] a maioría das sementes de plantas e moitos microorganismos como o lévedo Saccharomyces cerevisiae,[2] tamén mostran tolerancia ao desecamento. Os estudos mostraron que algúns organismos anhidrobióticos poden sobrevivir durante décadas ou mesmo séculos en estado seco.[3]
Os invertebrados que experimentan anhidrobiose a miúdo contráense a unha forma máis pequena e algúns empezan a formar a un azucre chamado trehalosa. A tolerancia ao desecamento en plantas está asociada coa produción doutro azucre, a sacarosa. Estes azucres crese que protexen os organismos dos danos por desecamento.[4] Nalgunhas criaturas, como os rotíferos bdeloideos, non se encontrou trehalosa, o que fixo que os científicos propuxeran outros mecanismos de anhidrobiose, que posiblemente implicasen proteínas desordenadas intrinsecamente.[5]
En 2011, viuse que Caenorhabditis elegans, un nematodo que é tamén un dos organismo modelo mellor estudados, experimentaba anhidrobiose no estadio de larva dauer.[6] Posteriores investigacións que aproveitaron as ferramentas xenéticas e bioquímicas dispoñibles para este organismo revelaron que ademais da biosíntese de trehalosa, hai un conxunto doutras vías funcionais que están implicadas na anhidrobiose a nivel molecular.[7] Estes son principalmente mecanismos de defensa contra as especies reactivas do oxíxeno e xenobióticos, expresión de proteínas de shock térmico e proteínas desordenadas intrinsecamente así como a biosíntese de ácidos graxos poliinsaturados e poliaminas. Algúns deles están conservados en plantas e animais anhidrobióticos, o que suxire que a capacidade anhidrobiótica pode depender dun conxunto de mecanismos comúns. A comprensión destes mecanismos en detalle podería posibilitar a modificación de células non anhidrobióticas, tecidos, órganos ou incluso organismos, que así poden ser preservados nun estado seco de animación suspendida ao longo de períodos de tempo.
En 2004, aplicouse a anhidrobiose á preparación de vacinas. En vacinas, o proceso anhidrobiótico pode servir para producir unha vacina seca que se reactiva unha vez que é inxectada no corpo. En teoría, a tecnoloxía de vacinas secas podería ser utilizado con calquera vacina, incluíndo vacinas vivas como unha das preparadas para o sarampelo. Podería tamén potencialmente ser adaptada para permitir unha liberación lenta da vacina, eliminando a necesidade de impulsores. Podería tamén eliminar a necesidade de refrixerar as vacinas, o que faría que as vacinas secas fosen moi adecuadas no mundo subdesenvolvido, onde son menos accesibles a refrixeración, electricidade, e almacenamento adecuados.[8]
Baseada en principios similares, desenvolveuse a lioconservación como técnica para a preservación de mostras biolóxicas a temperatura ambiente.[9][10]
Anoxibiose
[editar | editar a fonte]En situacións de falta de oxíxeno (anoxia), moitos criptobiontes (como M. tardigradum) captan auga e quedan túrxidos e inmóbiles, pero poden sobrevivir durante períodos prolongados de tempo xunto con outros procesos criptobiolóxicos. O consenso actual é que certos vertebrados ectotérmicos e algúns invertebrados (por exemplo, artemias, copépodos, nematodos e xémulas de esponxas) poden sobrevivir con éxito nun estado aparentemente inactivo durante as condicións anóxicas por períodos de tempo de meses ou décadas. Os estudos da actividade metabólica destes organismos durante a anoxia non ofreceron conclusións claras que o estado criptobiótico é máis que un caso extremo de depresión da taxa metabólica que mostran todos os organismos aerobios en certo grao (normalmente ao 1-10% dos niveis aeróbicos) cando están expostos á anoxia. Por iso, a anoxibiose non se considera por algúns biólogos unha forma natural lexítima de criptobiose. Incluso algúns expertos son escépticos sobre a viabilidade biolóxica da anoxibiose en termos enerxéticos. Porén, outros estudos encontraron evidencias de que a proteína p26 inducida polo estrés pode actuar como proteína chaperona que non require enerxía en quistes de embrións de Artemia franciscana, e datos máis recentes indican que maoi probablemente unha vía lenta do polinucleótido de guanina extremadamente especializada continua proporcionando enerxía libre metabólica aos embrións de Artemia franciscana en condicións anoxias. Por tanto, polo menos A. franciscana pode só aproximarse, pero non alcanzar plenamente, un estado anoxibiótico en canto á conversión de enerxía.
Quimiobiose
[editar | editar a fonte]A quimiobiose é a resposta criptobiótica a altos niveis de toxinas ambientais. Observouse en tardígrados.[11]
Criobiose
[editar | editar a fonte]A criobiose é unha forma de criptobiose que ten lugar en reacción ao descenso da temperatura. A criobiose iníciase cando a auga que rodea as células do organismo chega a conxelarse, detendo a mobilidade das moléculas. Os organismos con capacidade de resistir estas condicións presentan tipicamente moléculas que impiden o crecemento de grandes cristais de xeo que poderían doutro modo danar as células. Un deses organismos é a bogavante.[12]
Osmobiose
[editar | editar a fonte]A osmobiose é o menos estudado de todos os tipos de criptobiose. Ocorre en resposta a un incremento das concentracións de solutos no medio onde o organismo vive. Sábese pouco dela, á parte de que a osmobiose parece implicar a detención do metabolismo.[11]
Exemplos
[editar | editar a fonte]Un exemplo de organismo que experimenta criptobiose é Artemia salina. Esta especie, que pode encontrarse nos salares de Makgadikgadi de Botswana,[13] onde sobrevive á estación seca cando a auga dos salares dese ecosistema se evapora, deixando uns leitos de lagos virtualmente secos.
Os tardígrados, ou osos de auga, son outro exemplo notable e moi estudado,[14] en parte porque pode experimentar os cinco tipos de criptobiose. Mentres está en estado criptobiótico, o metabolismo dos tardígrados redúcese a menos do 0,01% do normal, e o seu contido de auga pode caer ao 1% do normal.[15] Poden resistir extremas temperaturas, radiación e presións en estado criptobiótico.
Algúns nematodos e rotíferos poden tamén sufrir criptobiose.[16]
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ Bartels, Dorothea; Salamini, Francesco (December 2001). "Desiccation Tolerance in the Resurrection Plant Craterostigma plantagineum. A Contribution to the Study of Drought Tolerance at the Molecular Level". Plant Physiology 127 (4): 1346–1353. PMC 1540161. PMID 11743072. doi:10.1104/pp.010765.
- ↑ Calahan, Dean; Dunham, Maitreya; DeSevo, Chris; Koshland, Douglas E (October 2011). "Genetic analysis of desiccation tolerance in Sachharomyces cerevisiae". Genetics 189 (2): 507–519. PMC 3189811. PMID 21840858. doi:10.1534/genetics.111.130369.
- ↑ Shen-Miller, J; Mudgett, Mary Beth; Schopf, J William; Clarke, Steven; Berger, Rainer (November 1995). "Exceptional seed longevity and robust growth: Ancient sacred lotus from China". American Journal of Botany 82 (11): 1367–1380. doi:10.2307/2445863.
- ↑ Erkut, Cihan; Penkov, Sider; Fahmy, Karim; Kurzchalia, Teymuras V (January 2012). "How worms survive desiccation: Trehalose pro water". Worm 1 (1): 61–65. PMC 3670174. PMID 24058825. doi:10.4161/worm.19040.
- ↑ Tunnacliffe, Alan; Lapinski, Jens; McGee, Brian (September 2005). "A putative LEA protein, but no trehalose, is present in anhydrobiotic bdelloid rotifers". Hydrobiologia 546 (1): 315–321. doi:10.1007/s10750-005-4239-6.
- ↑ Erkut, Cihan; Penkov, Sider; Khesbak, Hassan; Vorkel, Daniela; Verbavatz, Jean-Marc; Fahmy, Karim; Kurzchalia, Teymuras V (August 2011). "Trehalose renders the dauer larva of Caenorhabditis elegans resistant to extreme desiccation". Current Biology 21 (15): 1331–1336. PMID 21782434. doi:10.1016/j.cub.2011.06.064.
- ↑ Erkut, Cihan; Vasilj, Andrej; Boland, Sebastian; Habermann, Bianca; Shevchenko, Andrej; Kurzchalia, Teymuras V (December 2013). "Molecular strategies of the Caenorhabditis elegans dauer larva to survive extreme desiccation". PLoS ONE 8 (12): e82473. PMC 3853187. PMID 24324795. doi:10.1371/journal.pone.0082473.
- ↑ "High hopes for fridge-free jabs". BBC NEWS. 2004-10-19.
- ↑ Yang, Geer; Gilstrap, Kyle; Zhang, Aili; Xu, Lisa X.; He, Xiaoming (1 June 2010). "Collapse temperature of solutions important for lyopreservation of living cells at ambient temperature". Biotechnology and Bioengineering 106 (2): 247–259. doi:10.1002/bit.22690.
- ↑ Chakraborty, Nilay; Chang, Anthony; Elmoazzen, Heidi; Menze, Michael A.; Hand, Steven C.; Toner, Mehmet (2011). "A Spin-Drying Technique for Lyopreservation of Mammalian Cells". Annals of Biomedical Engineering 39 (5): 1582–1591. PMID 21293974. doi:10.1007/s10439-011-0253-1.
- ↑ 11,0 11,1 Møbjerg, N.; Halberg, K. A.; Jørgensen, A.; Persson, D.; Bjørn, M.; Ramløv, H.; Kristensen, R. M. (2011). "Survival in extreme environments – on the current knowledge of adaptations in tardigrades" (PDF). Acta Physiologica 202 (3): 409–420. doi:10.1111/j.1748-1716.2011.02252.x.
- ↑ "Frozen Lobsters Brought Back to Life". 18 March 2004.
- ↑ C. Michael Hogan (2008) Makgadikgadi, The Megalithic Portal, ed. A. Burnham
- ↑ Illinois Wesleyan University
- ↑ Piper, Ross (2007), Extraordinary Animals: An Encyclopedia of Curious and Unusual Animals, Greenwood Press.
- ↑ Watanabe, Masahiko (2006). "Anhydrobiosis in invertebrates". Appl. Entomol. Zool. 41 (1): 15–31. doi:10.1303/aez.2006.15.
Véxase tamén
[editar | editar a fonte]Outros artigos
[editar | editar a fonte]Bibliografía
[editar | editar a fonte]- Clegg, J. S. (2001). "Cryptobiosis — a peculiar state of biological organization". Comparative Biochemistry and Physiology B 128 (4): 613–624. doi:10.1016/S1096-4959(01)00300-1.
- David A. Wharton, Life at the Limits: Organisms in Extreme Environments, Cambridge University Press, 2002, hardcover, ISBN 0-521-78212-0
- Illinois Wesleyan University Tardigrade Facts
