Bjørnedyret – en ekstrem organisme!

Bjørnedyret – en ekstrem organisme!
Ekstremofile – hvad er det?
Bjørnedyret er det vi med en videnskabelig fagterm kalder en ekstremofil. Ekstremofiler (fra latin:
extremus = "ekstrem" og græsk philiā = "at elske”) er organismer der “elsker”/trives under
ekstreme forhold. Deres foretrukne sted at leve afhænger af hvilken type ekstrem egenskab de
har. For eksempel kan nogle leve under høje (vand)temperaturer, andre i ekstrem kulde, nogle
udsættes for tørke og andre igen for høje og/eller vekslende saltkoncentrationer.
Som ekstremofil organisme kan de mikroskopiske bjørnedyr tåle meget ekstreme forhold. Det
skyldes at de kan gå i en dvaletilstand, generelt kaldet kryptobiose, hvor alle biologiske processer i
kroppen lukkes ned, så de små organismer bliver ekstremt stresstolerante. De kan blandt andet
udsættes for 1000 gange mere stråling end et menneske kan overleve. Det betyder at et bjørnedyr
sagtens kan overleve en tur i rummet – uden rumdragt vel at mærke! Derudover kan de overleve
både tryk og temperaturer langt ud over det normale.
Hvor lever bjørnedyret normalt?
De bjørnedyr I skal se på under jeres besøg på Københavns Universitet er blandt andet arterne
Ramazzottius oberhaeuseri og Echiniscus testudo. De er lidt mindre end 1 mm store og lever bl.a. i
tagrender. De elsker at boltre sig rundt i mos og er således en terrestrisk (landlevende) art.
Udover de arter I kommer til at arbejde med, findes der mange flere forskellige arter ude i
naturen. Det er estimeret at der findes langt over 1000 forskellige bjørnedyrsarter!
Bjørnedyr er i høj grad specialiseret til et fastsiddende og kravlende liv. Det ses blandt andet på de
små klør, som sidder på alle dyrets små vingummibamseben. Det gør dem rigtig gode til at gribe
fat og holde fast i for eksempel mosset, ligegyldigt vind og vejr. Derudover har de et helt specielt
mundapparat. Bjørnedyrets mundapparat er nemlig formet som et spyd der kan skydes ind i cellen
hos enten en plantecelle eller et mindre dyr, hvorefter bjørnedyret på ægte vampyrmanér kan
suge indholdet ud af dem!
Mos er et habitat (levested) hvor mængden af vand kan variere meget. Derfor skal bjørnedyret
her kunne klare langvarig tørke i perioder med meget lidt regn. Bjørnedyret vil i tørkeperioder gå i
en helt speciel dvaletilstand kaldet anhydrobiose (en speciel form for kryptobiose). Forskerne er
stadig ved at undersøge hvordan bjørnedyret kan komme i denne tilstand. En hypotese er at alt
vandet i bjørnedyrets celler erstattes af et sukkerstof kaldet trehalose, hvilket gør at bjørnedyrets
celler kan overleve trods mangel på vand i lange perioder.
Figur 1: Herover ses et bjørnedyr der tilhører en marin art: Halobiotus crispae. Billedet er taget vha.
scanningselektron-mikroskopi (SEM) kombineret med transmisssionselektron-mikroskopi (TEM). Vi kan her
se hele mave-tarm systemet, samt det føromtalte mundapparat. Læg derudover mærke til de fine kløer
samt de tydelige øjne.
Det der gør det ret sejt at bjørnedyret kan klare udtørring, er at bjørnedyret i dette tørre miljø
udsættes for et stort osmotisk tryk, ligesom hvis vi hældte salt ud over dyret. Ved netop at gå i
dvaletilstanden anhydrobiose, kan bjørnedyrets celler således modstå det enorme osmotiske tryk
de bliver udsat for. Mange andre celler ville lysere (gå i stykker) og blive helt tømt for væske. (I vil
blive introduceret til mere om osmose senere i teksten).
Kan bjørnedyret virkelig klare at leve i ekstreme miljøer?
Bjørnedyrenes evne til at gå i dvaletilstand gør dem utroligt konkurrencedygtige i netop det
habitat, som de lever i. De er som ekstremofile enormt specialiserede til netop ét bestemt
ekstremt levested, hvor mange andre organismer må give op.
I dette bjørnedyrsforløb kommer I til at teste om bjørnedyrsarterne Ramazzottius oberhaeuseri og
Echiniscus testudo virkeligt kan gå i dvaletilstanden anhydrobiose, når vi prøver at udtørre dem på
filterpapir!
Hvad skal I vide inden øvelsen?
For at kunne forstå det utrolige i at kunne overleve udtørring, er det vigtigt at I er blevet
introduceret til begrebet osmose.
Osmose beskriver den proces hvor vand bevæger sig fra et område hvor koncentrationen af
partikler er lav, til et område hvor koncentrationen er højere. Dette gør at
koncentrationsforskellen for partiklerne udlignes. Denne bevægelse kaldes diffusion og sker
gennem en halvgennemtrængelig membran, der sikrer at partiklerne ikke kan krydse membranen.
Således er det kun vandets bevægelse, der kan udligne koncentrationsforskellen mellem de to
områder (figur 2).
Til begrebet osmose knytter sig begrebet osmotisk tryk, som er det tryk vandet udøver på den
halvgennemtrængelige membran. Jo større koncentrationsforskellen mellem de to områder på
hver sin side af membranen er, desto større er det osmotiske tryk.
Det betyder at hvis vi foreksempel placerer en celle i et miljø, hvor saltkoncentrationen er meget
højere uden for cellen end saltkoncentrationen inde i cellen, vil det osmotiske tryk ”hive” vand fra
det indre af cellen over cellemembranen og ud til det omgivende miljø. Hvis trykket er for højt
stiger risikoen for at cellen lyserer (sprænges).
Det er præcis det samme princip der gør at en skibsbruden søfarer ikke kan tåle at drikke saltvand.
Ved at drikke saltvand ville sømanden faktisk blive endnu mere dehydreret, da den høje
saltkoncentration ville ”hive” vand ud af hans celler.
Figur 2: Illustration af osmose. Vi ser et kar hvor antallet af partikler på hhv. venstre og højre side af karet er
forskellig. Imellem højre og venstre side er en skillevæg. Partiklerne kan ikke krydse denne, men det kan
vand derimod. Vandet vil således bevæge sig fra venstre side af karet over i højre side, pga.
koncentrationsforskellen af partiklerne. Vandet vil stoppe bevægelsen mod højre, når antallet af partikler
per volumen vand er den samme på begge sider af skillevæggen.
Når vi udtørrer bjørnedyret, svarer det faktisk til at saltkoncentrationen omkring bjørnedyret
stiger, så vi i virkeligheden udsætter bjørnedyret for et stort osmotisk tryk. Det bliver spændende
at se om alle bjørnedyrene kan klare det!
Lav et kartoffelforsøg
Man kan spørge sig selv hvad en kartoffel har at gøre med et bjørnedyr, og svaret er også; ikke
særlig meget! Når det så er sagt, så er kartoflen faktisk et rigtig godt "forsøgsdyr", hvis man vil
teste de ting som vi udsætter bjørnedyrene for på ikke-dyreceller. Med andre ord, så kommer I til
at teste kartoffelcellernes tolerance for osmotisk stress, så vi har noget at sammenligne
bjørnedyrenes respons med. Spørgsmålet er hvordan kartoflen klarer det i forhold til
bjørnedyrene?
Klar – Parat – Vi ses snart
Nu burde I være klædt på til jeres besøg på Københavns Universitet, Science. Som supplement til
forberedelsesmaterialet kan I læse artiklen: ”Vampyrmumierne fra mosklumpen” af Torben Rough
og Christian Borg.
Vi glæder os rigtig meget til at se jer hos os i Skoletjenesten til det mest ekstreme forløb om
bjørnedyr!