Zonder water ga je dood. Dat geldt voor vrijwel alle levensvormen op aarde, maar – dankzij een gaaf en voor beerdiertjes uniek eiwit – niet voor deze minuscule meercelligen.

Beerdiertjes zijn opzienbarende wezentjes; de amper 0,5 millimeter lange diertjes zijn tijdens ruimtereizen bestand gebleken tegen vacuüm en kosmische straling. En toen onderzoekers ze recent in een speciaal geweer stopten om ze af te vuren, konden de beerdiertjes dat ook gewoon navertellen. Ook extreme hitte en kou, een gebrek aan zuurstof of kiemdodende ultraviolette lampen doen de beerdiertjes weinig. Net als een langdurig tekort aan water; onderzoek heeft reeds uitgewezen dat beerdiertjes decennialang zonder water kunnen overleven.

Raadselachtig
Dat laatste is – net als veel van het voorgaande trouwens – tamelijk raadselachtig. Want op watergebrek volgt uitdroging en dat vinden levende cellen niet zo prettig; wanneer ze uitdrogen, verliezen ze hun vorm en storten uiteindelijk compleet ineen. Ze functioneren dan niet meer (goed) en kunnen uiteindelijk afsterven. En dat heeft vanzelfsprekend weer dramatische gevolgen voor het organisme waar ze deel van uitmaken.

Maar uitdrogende beerdiertjes hebben dus geen last van in elkaar zakkende en afstervende cellen. “Hoewel water essentieel is voor al het leven dat we kennen, kunnen sommige beerdiertjes mogelijk decennialang zonder water leven,” stelt onderzoeker Takekazu Kunieda.

CAHS-eiwitten
Kunieda en collega’s hebben nu achterhaald hoe de kleine beerdiertjes dat precies doen. En een heldenrol is daarbij weggelegd voor zogenoemde CAHS-eiwitten. “De truc zit ‘m in hoe hun cellen omgaan met de stress die het proces van uitdroging met zich meebrengt,” legt Kunieda uit. “Aangenomen wordt dat wanneer water een cel verlaat, er een soort eiwit moet zijn dat voorkomt dat de cel ineenklapt. Na het testen van verschillende eiwitten, hebben we ontdekt dat cytoplasmic-abundant heat soluble (CAHS) eiwitten – die alleen beerdiertjes bezitten – verantwoordelijk zijn voor het beschermen van de cel tegen uitdroging.”

Hoe werkt het?
Deze CAHS-eiwitten zitten dus in de cellen van het beerdiertje. En zodra ze ‘merken’ dat de cel die hen omringt, uitdroogt, komen ze in actie. De eiwitten vormen dan een netwerk van gelachtige filamenten die de uitdrogende cel als het ware stutten en er zo voor zorgen dat deze zijn vorm behoudt. Dat is een omkeerbaar proces. Want zodra de cellen van het beerdiertje weer vocht tot hun beschikking hebben, trekken de gelachtige filamenten zich langzaam weer terug.

Mensen
Het is een ingenieuze oplossing. En grappig genoeg werken deze eiwitten – waar dus alleen beerdiertjes over beschikken – ook in cellen van andere organismen. De onderzoekers trekken die conclusie nadat ze de eiwitten in het laboratorium toepasten in uitdrogende cellen van insecten en mensen. Tot hun verbazing zagen ze dat de eiwitten ook hier in actie kwamen en stuttende filamenten vormden.

Hier zie je hoe CAHS-eiwitten filamenten vormen in een uitdrogende menselijke cel. Afbeelding: ©2022 A Tanaka and T Kunieda.

Als het aan de onderzoekers ligt, is hun studie de opmaat naar meer. Zo hopen ze dat deze er uiteindelijk toe leidt dat wetenschappers – geïnspireerd door de beerdiertjes – nieuwe manieren gaan vinden om bijvoorbeeld celmaterialen en biomoleculen droog op te slaan. Zo kan de houdbaarheid van materialen die veel in het laboratorium gebruikt worden, maar bijvoorbeeld ook van medicijnen en misschien zelfs van complete organen (bestemd voor transplantatie) in de toekomst wellicht worden opgerekt.

Daarnaast zijn er nog veel meer eiwitten die de wetenschappers graag onder de loep zouden nemen om het beerdiertje en zijn opmerkelijke eigenschappen nader te doorgronden. Uiteindelijk hopen Kunieda en collega’s zelfs meer dan 300 eiwitten van het beerdiertje te onderzoeken en zo verscheidene andere ‘superkrachten’ van het mysterieuze meercellige organisme te ontrafelen en waar mogelijk natuurlijk vervolgens ook in andere settings toe te passen.