Bagaimanakah Tardigrad Bertahan Apabila Kehilangan Air?

Air sangat penting kepada haiwan. Sel memerlukannya untuk menjalankan tindak balas kimia, mengangkut bahan dan mengekalkan struktur dalaman. Apabila terlalu banyak air hilang, fungsi sel terganggu dan haiwan boleh mati. Namun tardigrad, haiwan mikroskopik yang turut dikenali sebagai beruang air, mempunyai keupayaan luar biasa menghadapi keadaan kering. Sesetengah spesies kehilangan hampir seluruh air tubuhnya, memasuki keadaan tidak aktif dan kembali bergerak apabila mendapat air semula.

Apakah itu tardigrad?

Tardigrad ialah kumpulan haiwan mikroskopik yang mempunyai lapan kaki dan tubuh bersegmen. Kebanyakannya berukuran kurang daripada satu milimeter, dan ditemui dalam lumut, liken, tanah lembap, air tawar dan persekitaran laut. Tardigrad memerlukan air untuk bergerak, makan dan membiak. Walaupun terkenal kerana ketahanannya, ia bukan haiwan yang boleh hidup aktif tanpa air selama-lamanya.

Mengapakah kehilangan air membahayakan sel?

Di dalam sel, air menyediakan persekitaran bagi pelbagai tindak balas biokimia. Protein memerlukan keadaan tertentu untuk mengekalkan struktur dan fungsinya, manakala membran sel memisahkan bahagian dalam sel daripada persekitaran luar. Apabila terlalu banyak air hilang, kepekatan bahan terlarut meningkat dan struktur molekul boleh berubah. Protein mungkin kehilangan bentuknya, membran boleh rosak, dan sel yang mengecut mengalami tekanan mekanikal. Oleh itu, haiwan yang ingin bertahan perlu mengurangkan kerosakan akibat kehilangan air, bukan sekadar menghentikan pergerakan.

Bagaimanakah tardigrad memasuki keadaan tun?

Apabila persekitaran mengering, sesetengah tardigrad mengecutkan tubuhnya sehingga lebih pendek dan padat. Kaki ditarik ke arah tubuh, lalu terbentuk keadaan tun, salah satu ciri anhidrobiosis pada banyak spesies. Kandungan air berkurang dengan sangat banyak dan metabolisme menjadi amat rendah. Keadaan ini berbeza daripada tidur biasa, kerana haiwan yang tidur masih menjalankan pelbagai proses fisiologi pada kadar yang ketara.

Pembentukan tun tidak bermaksud tardigrad menjadi kebal. Kejayaan memasuki keadaan itu juga boleh bergantung pada kadar pengeringan, dan sesetengah spesies memerlukan penyahhidratan beransur-ansur untuk meningkatkan peluang hidup.

Apakah yang melindungi sel ketika hampir kering?

Salah satu penemuan penting ialah kewujudan protein khusus yang membantu tardigrad menghadapi penyahhidratan. Antaranya protein CAHS, singkatan bagi cytoplasmic abundant heat-soluble proteins. Protein ini tergolong dalam kumpulan yang tidak semestinya mempunyai satu struktur tiga dimensi yang tetap dalam keadaan biasa. Penyelidikan menunjukkan protein CAHS tertentu boleh membentuk rangkaian filamen atau bahan menyerupai gel dalam keadaan yang meniru tekanan kehilangan air, dan ini dipercayai membantu menstabilkan komponen sel.

Dalam kajian 2022, penyelidik mendapati protein CAHS tertentu meningkatkan kekakuan sel haiwan yang dikaji apabila sel mengalami tekanan osmosis tinggi. Namun mekanisme perlindungan ini belum difahami sepenuhnya. Pembentukan gel bukan satu-satunya mekanisme yang dicadangkan, dan tidak semua spesies tardigrad semestinya menggunakan gabungan protein yang sama.

Bagaimanakah tardigrad kembali aktif?

Apabila air kembali tersedia, tardigrad yang berjaya bertahan menyerap air semula. Tubuhnya beransur-ansur mengembang, proses fisiologi pulih dan haiwan itu boleh menggerakkan kakinya. Namun penghidratan semula tidak menjamin setiap individu pulih. Tempoh kering, keadaan persekitaran, spesies dan tahap kerosakan semuanya mempengaruhi peluang. Kajian 2023 yang membandingkan beberapa spesies mendapati peluang hidup dan masa untuk kembali aktif berbeza antara spesies, dan tempoh kering yang lebih lama boleh menyebabkan pemulihan lebih lama. Ini menunjukkan anhidrobiosis mempunyai batas biologi.

Adakah semua tardigrad mempunyai ketahanan yang sama?

Tidak. Sesetengah spesies yang menghuni lumut atau kawasan yang kelembapannya berubah mempunyai keupayaan anhidrobiosis yang sangat baik, manakala sesetengah tardigrad akuatik lebih terhad. Ketahanan terhadap kekeringan juga tidak bermaksud ketahanan terhadap semua keadaan ekstrem adalah sama. Keistimewaan haiwan ini terletak pada mekanisme fisiologi yang membolehkannya menghadapi tekanan tertentu, bukan pada kekebalan mutlak.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?