Tardigrades, makhluk delapan kaki kecil yang terlihat seperti beruang alien, lebih tangguh dari pada binatang apapun di Bumi. Makhluk kecil ini dapat bertahan dari jumlah radiasi yang sangat besar, hampir 1.000 kali lebih tinggi dari level mematikan untuk manusia, dan bertahan di lingkungan yang keras yang tidak bisa ditahan oleh organisme lain. Sebuah spesies tardigrade yang baru ditemukan mengungkap wawasan baru tentang bagaimana hewan mikroskopis ini melakukan perbaikan kerusakan pada DNA-nya ketika terpapar dosis tinggi sinar gamma.
Ada sekitar 1.500 spesies tardigrade yang diketahui, yang dengan penuh kasih disebut sebagai beruang air, tetapi masih banyak yang harus diketahui tentang mekanisme melalui mana invertebrata tangguh ini melindungi diri dari radiasi. Sebuah studi baru secara khusus meneliti satu spesies, yang dinamai Hypsibius henanensis, untuk mengungkap petunjuk di balik mekanisme molekuler yang memberikan kekuatan super pada tardigrade. Hasilnya bisa memberikan informasi baru untuk membantu mengurangi efek radiasi pada astronot di luar angkasa, dan memfasilitasi penerbangan luar angkasa jangka panjang bagi manusia.
“Irresistible kekuatan tahan lingkungan ekstrem dari ekstremofil seperti tardigrades adalah harta karun dari mekanisme molekuler yang belum dijelajahi tentang ketahanan terhadap stres,” Lei Li, seorang peneliti di Chinese Academy of Science, dan penulis utama paper tersebut, mengatakan dalam sebuah pernyataan. “Penelitian fungsional tentang mekanisme radiotoleransi ini… akan lebih memperluas pemahaman kita tentang kelangsungan sel di bawah kondisi ekstrem.”
Para ilmuwan di balik studi ini, yang diterbitkan Kamis dalam Science, mengurutkan genom spesies tardigrade, yang mereka temukan sekitar enam tahun yang lalu di provinsi Henan, China. Ketika terpapar radiasi, spesies tardigrade ini mengaktifkan sistem pertahanan yang canggih yang tidak hanya melindungi DNA mereka dari kerusakan tetapi juga memperbaiki segala kerusakan yang terjadi.
Mekanisme pertahanan yang paling terkenal untuk tardigrades adalah kemampuan mereka untuk masuk ke dalam keadaan dormansi mirip kematian di mana mereka menyedot semua delapan kaki mereka dan membungkuk menjadi bola sambil menghabiskan hampir semua pasokan air internal mereka (beruang air ini akan cocok di planet fiksi Dune, Arrakis). Keadaan terdehidrasi ini, di antara langkah-langkah pertahanan lainnya, memungkinkan mereka bertahan melalui kondisi paling ekstrem selama beberapa dekade atau mungkin lebih lama, bertahan dari suhu beku, radiasi intens, atau hampa udara di luar angkasa.
Spesies baru yang ditemukan, Hypsibius henanensis, memiliki total 14.701 gen, 30% di antaranya unik untuk tardigrades. Melalui serangkaian eksperimen, para ilmuwan mengekspos beruang air yang baru mereka temukan pada dosis 200 dan 2.000 grays radiasi, dan, sebagai respons, menemukan bahwa 2.801 gen yang terlibat dalam perbaikan DNA, pembelahan sel, dan respons imun menjadi aktif (“grays” adalah satuan standar untuk dosis radiasi). Salah satu gen tersebut, TRID1, memanggil sebuah protein (disebut 53BP1) di situs kerusakan untuk membantu memperbaiki patah ganda pada DNA.
Spesies beruang air juga memanggil gen lain untuk membantu ketahanan mengejutkan mereka, termasuk DODA1, yang menghasilkan pigmen antioksidan yang biasanya ditemukan pada bakteri, tanaman, dan fungi untuk membersihkan bahan kimia reaktif yang disebabkan oleh paparan radiasi. Gen lain, BCS1, melindungi sel-sel tardigrades dari kerusakan mitokondria.
“Tardigrade ditemukan hampir di mana-mana di Bumi mulai dari lingkungan laut dalam hingga puncak gunung tinggi,” Thomas Boothby, asisten profesor Departemen Biologi Molekuler di University of Wyoming, yang tidak terlibat dalam studi, mengatakan kepada Gizmodo. “Tardigrades telah ditemukan di setiap benua, termasuk Antartika. Kemampuan mereka untuk menoleransi stres ekstrim kemungkinan telah membantu dalam kolonisasi yang luas dari berbagai bioma yang berbeda.”
Pada tahun 2021, Boothby mengirim beruang air ke luar angkasa, mengekspos mereka pada kondisi keras di International Space Station untuk lebih memahami bagaimana mereka menoleransi lingkungan ekstrim. “Penting untuk memahami bagaimana tardigrades bertahan di luar angkasa dan di bawah kondisi penerbangan luar angkasa karena ini dapat membantu kita mengembangkan terapi dan tindakan pencegahan terhadap stres dan disfungsi yang dialami manusia selama penerbangan luar angkasa yang berkepanjangan,” kata Boothby. “Ini penting untuk mempromosikan kehadiran manusia yang aman dan produktif di luar angkasa serta memperluas ekonomi luar angkasa kita.”
Tardigrades telah lama memikat para ilmuwan, khususnya dalam konteks penerbangan luar angkasa. Mengidentifikasi cara-cara di mana makhluk-makhluk kecil ini bertahan di lingkungan yang penuh tekanan, dengan mikrogravitasi dan tingkat radiasi yang tinggi, dapat membantu para peneliti mengidentifikasi cara-cara untuk melindungi manusia dari efek penerbangan luar angkasa jangka panjang.
“Memahami strategi unik yang dilakukan oleh tardigrades untuk mengatasi stres ekstrim, termasuk radiasi yang dialami selama penerbangan luar angkasa, akan membantu kita memahami bagaimana kita dapat melindungi manusia dari stres ini,” kata Boothby. “Ini akan penting untuk misi luar angkasa manusia yang aman dan produktif dalam ruang angkasa dalam jangka waktu yang lama.”