Microscopisch klein beerdiertje weerstaat straling dankzij een gen dat uit een bacterie afkomstig is

Ze staan bekend om hun extreme stralingsbestendigheid: beerdiertjes. Maar hóé de microscopisch kleine achtpotige organismen zulke sterke ioniserende straling kunnen overleven was lang onbekend. Nu ontrafelen Chinese biologen in Science de moleculaire eigenschappen achter dat overlevingsmechanisme, in ieder geval voor één nieuw ontdekte beerdiertjessoort.

Wereldwijd zijn er zo’n 1.500 soorten beerdiertjes bekend, variërend in grootte tussen de 0,25 en 0,5 millimeter. Ze leven vaak in vochtige omstandigheden, bijvoorbeeld tussen het mos, maar kunnen ook goed tegen droogte.



Dan verschrompelen ze en gaan ze in ruststand tot ze weer in aanraking komen met water. In Nederland komen zo’n twintig soorten beerdiertjes voor, met poëtische namen als vulpenstekelstrandbeerdiertje . In 2007 werden beerdiertjes wereldberoemd, als eerste dieren die zonder bescherming een ruimtereis overleefden.

Na tien dagen straling, vacuüm en kou ontwaakten ze op aarde onbeschadigd uit hun sluimertoestand. Afhankelijk van de soort kunnen ze 3.000 tot wel 5.

000 gray aan (de straling die omgerekend per kilo materie wordt opgenomen). Dat is zo’n 1.000 keer meer dan de dodelijke dosis voor mensen.

Slechts één diergroep is nog stralingsbestendiger dan beerdiertjes: die van de bdelloidea – eveneens microscopisch kleine organismen die tot de raderdiertjes behoren. Zulke soorten, die in extreme omstandigheden (uitzonderlijk hoge of lage temperaturen, droogte of sterke straling) kunnen overleven, worden ook wel extremofielen genoemd. Om te onderzoeken hoe de stralingsbestendigheid van bepaalde extremofielen nu precies werkt, brachten de onderzoekers het genoom in kaart van een door hen ontdekte nieuwe beerdiertjessoort, Hypsibius henanensis .

Zo ontdekten ze onder meer een gen dat vermoedelijk is overgedragen van bacteriën op beerdiertjes (via zogeheten horizontale genoverdracht) en dat beschermt tegen straling door de aanmaak van speciale betalaïnepigmenten. Ook zagen ze diverse eiwitten die voor snellere reparaties bij dna-schade zorgen, waaronder een eiwit dat uitsluitend bij beerdiertjes voorkomt. Twee eiwitten die gebonden zijn aan het mitochondrium blijken bovendien in grotere hoeveelheden te worden aangemaakt bij blootstelling aan straling en zorgen zo voor extra bescherming.

Of deze mechanismen uitsluitend bij dit specifieke beerdiertje voorkomen of dat andere beerdiertjes op een soortgelijke manier tegen straling zijn beschermd is niet met zekerheid te zeggen. Uit eerder onderzoek staat in ieder geval vast dat ook bdelloidea een eigen arsenaal aan reparatiemechanismen hebben na stralingsschade. De auteurs van het huidige Science -artikel noemen de stralingsweerstand van beerdiertjes en andere extremofielen een schatkamer van „onontdekte moleculaire mechanismen” in reactie op stress.

Ze hebben goede hoop dat de bestudering van stralingstolerantie op celniveau uiteindelijk ook de menselijke gezondheid ten goede zal komen: bijvoorbeeld die van astronauten na een ruimtereis. Karine Van Doninck, hoogleraar evolutionaire biologie aan de Franstalige Université Libre de Bruxelles en expert op het gebied van bdelloidea, noemt het artikel in Science interessant. „Al langer is er debat over horizontale genenoverdracht bij beerdiertjes.

Op het eerste gezicht lijkt dat bij die soorten keiveel plaats te vinden, maar het kan ook contaminatie zijn. In deze studie is die overdracht dus wel degelijk aangetoond.” Ook bij bdelloidea is horizontale genoverdracht een van de mechanismen die zorgen voor een hogere stralingsbestendigheid, ontdekten Van Doninck en haar team al in 2023.

„Maar daar zijn wel andere genen bij betrokken dan bij de beerdiertjes. En ook bijvoorbeeld antioxidanten spelen bij bdelloidea een belangrijke beschermende rol. Het zou interessant zijn om uit te zoeken of dat bij beerdiertjes eveneens het geval is.

Juist omdat beide groepen in dezelfde omgeving leven en zowel goed tegen straling als tegen uitdroging kunnen, kunnen we als onderzoekers van elkaar leren.”.