Tardigradi: come l'orsetto d'acqua sopravvive a tutto

Sono lunghi meno di un millimetro, hanno otto zampe e un'andatura goffa che è valsa loro il soprannome di «orsetti d'acqua». Eppure i tardigradi sono probabilmente gli animali più indistruttibili del pianeta: sopravvivono al vuoto dello spazio, al gelo prossimo allo zero assoluto, all'ebollizione e a dosi di radiazioni che ucciderebbero un essere umano mille volte. Il segreto di questa resistenza estrema è uno dei più affascinanti della biologia.

Scoperti nel 1773 dal pastore tedesco Johann Goeze, i tardigradi popolano ogni ambiente: dai ghiacciai alle fosse oceaniche, dai muschi del vostro giardino alle sorgenti termali. Se ne conoscono oltre 1.300 specie. La loro fama, però, non nasce da dove vivono, ma da ciò a cui riescono a sopravvivere, come riassume la voce enciclopedica sui Tardigrada.

Il trucco del "tun"

La chiave è un fenomeno chiamato criptobiosi. Quando l'ambiente diventa ostile — in particolare quando manca l'acqua — il tardigrado espelle quasi tutto il liquido dal proprio corpo, ritira zampe e testa e si raggomitola in una pallina disidratata chiamata tun (botticella). In questo stato il metabolismo si abbassa fino a livelli quasi non misurabili, lo 0,01% del normale: l'animale è in una sorta di morte sospesa. Può restarci per anni, forse decenni, e «risuscitare» in pochi minuti appena torna l'acqua.

Nello stato di tun il tardigrado diventa quasi invulnerabile. Resiste a temperature da -272 °C (un grado sopra lo zero assoluto) fino a oltre 150 °C, a pressioni enormi e all'assenza totale di ossigeno. Per stabilizzare le proprie cellule disidratate produce particolari zuccheri e proteine che sostituiscono l'acqua, impedendo alle strutture interne di collassare.

Sopravvissuti allo spazio

La prova più spettacolare arrivò nel 2007, con l'esperimento europeo TARDIS: alcuni tardigradi furono esposti per dieci giorni al vuoto e alle radiazioni dello spazio aperto, a bordo del satellite FOTON-M3. Molti sopravvissero e si riprodussero al ritorno, primi animali noti a resistere direttamente al vuoto cosmico e ai raggi ultravioletti solari senza alcuna protezione.

La proteina che protegge il DNA

Ma è la resistenza alle radiazioni ad aver acceso l'interesse della medicina. Nel 2016 un gruppo giapponese guidato da Takuma Hashimoto ha individuato il meccanismo in uno studio pubblicato su Nature Communications: una proteina esclusiva dei tardigradi, battezzata Dsup («damage suppressor»), si avvolge attorno al DNA come uno scudo molecolare, schermandolo dai radicali liberi generati dalle radiazioni. Quando i ricercatori hanno inserito il gene Dsup in cellule umane coltivate in laboratorio, queste hanno mostrato fino al 40% in meno di danni al DNA dopo l'esposizione ai raggi X.

Studi successivi, come quello apparso su eLife, hanno confermato che la Dsup si lega ai nucleosomi e protegge il materiale genetico dall'azione dei radicali idrossilici. Il potenziale è enorme: dalla protezione degli astronauti durante i lunghi viaggi spaziali alla difesa delle cellule sane durante la radioterapia oncologica, fino alla conservazione di colture e tessuti.

L'orsetto d'acqua, insomma, non è solo una curiosità da microscopio. È un piccolo manuale di sopravvivenza scritto dall'evoluzione, dal quale la scienza sta appena cominciando a copiare le pagine più utili.

Davvero indistruttibili?

Conviene sfatare un mito: i tardigradi non sono invincibili. La loro straordinaria resistenza vale solo nello stato di tun, da disidratati. Quando sono attivi e idratati, sono organismi delicati come tanti altri: una zampata di un predatore, un fungo o un cambiamento brusco li uccidono facilmente. Inoltre, anche la criptobiosi ha un costo: ogni «risveglio» logora un po' le loro cellule, e non possono ripetere il ciclo all'infinito. Persino la celebre proteina Dsup protegge il DNA solo entro certi limiti di dose. Insomma, sono campioni di sopravvivenza, non esseri immortali.

Anatomia di un sopravvissuto

Nonostante le dimensioni minime, il tardigrado è un animale completo e sorprendentemente complesso: ha un sistema nervoso con un cervello, un apparato digerente, muscoli e quattro paia di zampe terminanti in artigli. Si nutre perforando le cellule di muschi, alghe o piccoli invertebrati con una sorta di stiletto boccale, lo stiletto orale, per poi succhiarne il contenuto. Appartiene a un phylum tutto suo, imparentato alla lontana con gli artropodi.

La ricerca sui tardigradi è oggi in piena espansione proprio per le sue ricadute pratiche. Comprendere come la criptobiosi conservi intatte le strutture cellulari potrebbe aiutarci a migliorare la conservazione a secco di vaccini e farmaci, oggi spesso dipendenti dalla catena del freddo: stabilizzare un vaccino come fa un tardigrado significherebbe poterlo trasportare senza frigorifero anche nelle zone più remote del pianeta. E lo studio della proteina Dsup apre prospettive nella protezione delle cellule umane dalle radiazioni, dallo spazio alla radioterapia. Il minuscolo orsetto d'acqua, in fondo, è una piccola enciclopedia di soluzioni biologiche che l'evoluzione ha messo a punto in mezzo miliardo di anni e che noi stiamo appena imparando a leggere.

Ovunque, anche vicino a noi

Per ammirare un tardigrado non serve un laboratorio polare o una missione spaziale: basta un ciuffo di muschio raccolto su un muretto o sul tetto di casa. Immergendolo in un po' d'acqua e osservandolo al microscopio, è facile vederli ricomparire e «camminare» con la loro andatura ciondolante. Questa straordinaria ubiquità — dai 6.000 metri dell'Himalaya alle fosse oceaniche, dai ghiacci antartici alle pozze del giardino — fa dei tardigradi uno degli animali di maggior successo evolutivo del pianeta, comparsi oltre mezzo miliardo di anni fa e sopravvissuti a tutte e cinque le grandi estinzioni di massa. Gli esemplari riportati dallo spazio nel 2007 non solo sopravvissero, ma deposero uova che si schiusero normalmente, dimostrando che la loro resistenza non compromette la capacità di riprodursi. È questa combinazione di robustezza e adattabilità a renderli, per molti scienziati, i migliori candidati a colonizzare in futuro ambienti extraterrestri.