De kalles bjørnedyr, og de færreste har sett dem. Kanskje ikke så rart når de aller største blir rundt 1,5 millimeter lange. Men selv om de er små av vekst, kan de gi oss verdifull innsikt i svært spennende biologiske prosesser.

Nylig samlet noen av verdens fremste forskere seg ved NTNU-Vitenskapsmuseet for å lære mer om noen av de mest fascinerende dyrene du kan tenke deg.

Småtassene er nemlig noen ordentlige hardhauser. Noen bjørnedyr kan overleve etter å ha vært fryst ned til det absolutte nullpunkt, vært utsatt for ekstrem tørke eller for stråledoser som langt overgår det andre levende organismer kan takle.

Denne hardførheten gjør at de kanskje kan fortelle oss hvordan celler kan reparere seg selv eller regenereres. Dermed blir de interessante for både kreftforskere og forskere som er interessert i hvordan aldring påvirker kroppene våre.

Finnes overalt

Professor K. Ingemar Jönsson ved Högskolan Kristianstad i Sverige er en av verdens fremste eksperter på bjørnedyr, eller Tardigrada som de heter på latin.

– Bjørnedyr finnes mer eller mindre overalt, sier professor Jönsson.

Mange kan de også være. I ett gram tørr mose kan det finnes nærmere 1000 bjørnedyr.

Forskerne som samlet seg i Trondheim tok en tilfeldig prøve fra mose på trær utenfor Vitenskapsmuseet. Bare i denne prøven fant de tre ulike arter av bjørnedyr.

Fra parasitter til rovdyr

Bjørnedyr er en variert rekke med 1220 beskrevne arter. De fleste lever i moser og lav, noen i bunnsedimenter og på alger i havet og i ferskvann. De er å finne fra de dypeste havdyp til de høyeste fjelltopper, fra Antarktis til Arktis. Noen er parasitter, andre er rovdyr.

Noen av dem har seksuell reproduksjon mens andre formerer seg ved jomfrufødsel der egget kan utvikle seg uten at en hann har vært involvert.

Resultatene er omstridt, men kanskje kan den nødvendige genvariasjonen holdes ved like ved at bjørnedyr tar opp store mengder arvemateriale fra andre organismer som bakterier, arkebakterier, sopp og planter. Bjørnedyrene gjør dette fremmede arvematerialet til del av sitt eget. Det kalles horisontal genoverføring.

En studie fra tidligere i år anslo at 17,5 prosent av DNA-et kunne komme fra andre arter. En studie som ble publisert etter dette tyder på at det bare kan dreie seg om 1–2 prosent. Til sammenligning har primater cirka 0,5 prosent fremmed DNA i seg.

Bjørnedyr i verdensrommet

I den grad bjørnedyr er kjent for noe som helst, er det at de kan tåle ekstreme påkjenninger.

Professor Jönsson har kanskje mer enn noen annen bidratt til å gjøre bjørnedyr kjent for flere. I 2007 var han leder for et europeisk romprosjekt som sendte 3000 bjørnedyr ut i verdensrommet for å bli utsatt for de ekstreme forholdene der.

– Vakuum, kosmisk stråling og UV-stråling, oppsummerer han.

Munken Gilbert Franz Rahm eksperimenterte i 1920-årene med å fryse bjørnedyr ned til 272 minusgrader og varme dem opp til 151 grader uten at det tok knekken på dem. Allerede i 1923 påsto Rahm derfor at bjørnedyr kunne overleve i verdensrommet.

– Hvorfor ikke teste det? spurte Jönsson, som fikk tilgang til den europeiske romfartsorganisasjonen ESAs forskningsprogram sammen med kolleger i Köln, Stuttgart og Stockholm.

Fire ulike arter ble med på ferden med farkosten FOTON-M3 fra Kazakhstan i september 2007. To av dem ble utsatt for høye doser med både UV-stråling kosmisk stråling. Turen tok tolv døgn.

– Rommets vakuum hadde ingen innvirkning på dyrenes overlevelse, og ti til 15 prosent av den ene arten som ble utsatt for UV-stråling, overlevde lenge nok til å produsere overlevelsesdyktig avkom, sier professor Jönsson.

I perioden etterpå sto ikke telefonen hans stille. Dessverre havarerte et oppfølgerprosjekt i 2011. Romskipet Fobos-Grunt skulle sende levende organismer, deriblant bjørnedyr, til Mars-månen Phobos, men krasjet under utskyting.

Overlever tre tiår i frossen tilstand

Evnen til å overleve i verdensrommet skyldes egentlig bjørnedyrenes ekstreme overlevelsesevne på landjorda.

Bjørnedyr kan gå i dvale dersom det ikke er nok tilgang på vann. Under denne dvalen kan metabolismen, eller forbrenningen, stanse helt. Det vil si at de kjemiske prosessene som står bak omsetning av blant annet mat, drikke og oksygen ikke lenger fungerer.

– Metabolsk er de døde, men strukturelt er de levende, sier professor Jönsson.

Bjørnedyrene kan våkne til liv igjen hvis forholdene rundt dem blir normale.

– Vi vet at de kan greie seg i tre tiår i frossen tilstand. To tiår i romtemperatur, sier Jönsson.

Det er rapportert tilfeller av bjørnedyr som har overlevd over 100 år før de ble vekket til live igjen, men Jönsson er uhyre skeptisk til denne informasjonen. I ett tilfelle skal for eksempel bjørnedyr ha bli vekket til live fra nedtørket mose etter 120 år. I så fall var det snakk om ett eller noen få individer som så vidt bevegde seg før de kreperte.

Dyrene er i stand til å stabilisere cellestrukturene. Dannelsen av sukkerstoffet trehalose har blitt foreslått som én av hemmelighetene bak den store overlevelsen. Det hindrer nedbrytningen av ulike deler av cellen ved å holde disse delene stabile i en glasslignende form, flytende, men stabil. Men bjørnedyrene har små nivåer av trehalose, og det er ennå uklart om dette sukkeret betyr noe for dyrenes overlevelsesevne.

Radioaktivitet

Men det er altså ikke bare tørke bjørnedyr er svært motstandsdyktige mot. Den gamle vitsen går på at kakerlakker vil ta over jorda etter en atomkrig. Men du skal ikke se bort fra at det blir bjørnedyr i stedet.

Mennesker takler ikke mer enn 5-6 Gray (Gy), som er et uttrykk for absorbert radiaktiv strålingsdose. Kakerlakker takler et par hundre Gray og er altså atskillig mer hardføre enn oss. Men bjørnedyr har overlevd opp til 10 000 Gray, avhengig av art og type stråling.

– Dyrene er mer sensitive i tidlige utviklingsstadier, kanskje på grunn av celledelingen, sier Jönsson.

Motstandsdyktigheten mot radioaktivitet er neppe noe direkte resultat av evolusjonen, men snarere et biprodukt. De er egentlig tilpasset uttørking. Toleransen er en bonus, ifølge Jönsson.

Her er det altså ennå mye å lære. Bjørnedyrene har effektive mekanismer for å reparere ødelagt DNA. Arvestoff begynner å brytes ned allerede ved 10 til 40 Gray. Men noen dager etter strålingen er DNA reparert. Den samme nedbrytningen skjer ved tørke.

– Vi vet ikke hvordan DNA-et repareres, sier Jönsson, som mener det blir interessant å forske videre på dette, blant annet for å se hvordan celler kan fornye seg. Alderdomsforskere og kreftforskere burde stå klare.

Bjørndyrregistrering på fritiden

Mens Italia regnes for å være verdensledende i forskning på bjørnedyr, som for øvrig bare teller rundt 100 forskere på verdensbasis, heter Norges ledende ekspert på bjørnedyr Terje Meier. Han tok doktorgraden på dyret, men zoologen oppdaget at det ikke fantes flust av jobber for eksperter på bjørnedyr. Han har derfor jobbet det meste av yrkeslivet i forlagsbransjen i stedet. Men på fritida er det bjørnedyr som gjelder, og han har vært mer eller mindre overalt i Norge for å samle inn prøver.

Meier har et eget laboratorium hjemme i Oslo der han hittil har identifisert rundt 150 til 160 arter, hvorav 136 arter med sikkerhet. Han jobber med å lage en oversikt for hele landet og anslår at vi har rundt 250 arter i Norge. Men siden han ikke har tilgang på den mest avanserte teknologien for å skille de ulike artene fra hverandre, har han kommet til et punkt der det bremser opp litt.

Norsk faggruppe

Nå stiller Meier samlingen sin på 3000 preparater til rådighet for NTNU-Vitenskapsmuseet. Det er professor Torbjørn Ekrem ved Seksjon for naturhistorie glad for:

– Vi ønsker å opprette en faggruppe for bjørnedyr, sier professor Ekrem.

Selv er han spesialist på fjærmygg, men vil vite mer om Tardigrada. Meiers samling blir viktig, og flere av artene som han har identifisert, blir brukt som referanser når bjørnedyr skal artsidentifiseres senere. Resultatene skal nå digitaliseres og georefereres, som betyr at det knyttes opp til informasjon om funnstedet.

På Vitenskapsmuseet vil de også gjennomføre DNA-analyse og DNA-strekkode bjørnedyrene, noe som kan bidra til å finne enda flere arter.

Forskere, deriblant Ingemar Jönsson, håper nå at en art av bjørnedyr kan bli biologisk modellorganisme, spesielt fordi det første bjørnedyret nylig fikk hele genomet sitt sekvensert.

En modellorganisme er en art som blir spesielt grundig undersøkt for å forstå biologiske prosesser for å gi grunnleggende kunnskaper som er til nytte også når andre organismer undersøkes.

Det åpner opp for nye muligheter, både for finansiering av mer forskning og kanskje flere turer ut i verdensrommet.