Without water, a human can only survive for about 100 hours. But there's a creature so resilient that it can go without it for decades. This one millimeter animal can survive both the hottest and coldest environments on Earth, and can even withstand high levels of radiation. This is the tardigrade, and it's one of the toughest creatures on Earth, even if it does look more like a chubby, eight-legged gummy bear. Most organisms need water to survive. Water allows metabolism to occur, which is the process that drives all the biochemical reactions that take place in cells. But creatures like the tardigrade, also known as the water bear, get around this restriction with a process called anhydrobiosis, from the Greek meaning life without water. And however extraordinary, tardigrades aren't alone. Bacteria, single-celled organisms called archaea, plants, and even other animals can all survive drying up. For many tardigrades, this requires that they go through something called a tun state. They curl up into a ball, pulling their head and eight legs inside their body and wait until water returns. It's thought that as water becomes scarce and tardigrades enter their tun state, they start synthesize special molecules, which fill the tardigrade's cells to replace lost water by forming a matrix. Components of the cells that are sensitive to dryness, like DNA, proteins, and membranes, get trapped in this matrix. It's thought that this keeps these molecules locked in position to stop them from unfolding, breaking apart, or fusing together. Once the organism is rehydrated, the matrix dissolves, leaving behind undamaged, functional cells. Beyond dryness, tardigrades can also tolerate other extreme stresses: being frozen, heated up past the boiling point of water, high levels of radiation, and even the vacuum of outer space. This has led to some erroneous speculation that tardigrades are extraterrestrial beings. While that's fun to think about, scientific evidence places their origin firmly on Earth where they've evolved over time. In fact, this earthly evolution has given rise to over 1100 known species of tardigrades and there are probably many others yet to be discovered. And because tardigrades are so hardy, they exist just about everywhere. They live on every continent, including Antarctica. And they're in diverse biomes including deserts, ice sheets, the sea, fresh water, rainforests, and the highest mountain peaks. But you can find tardigrades in the most ordinary places, too, like moss or lichen found in yards, parks, and forests. All you need to find them is a little patience and a microscope. Scientists are now to trying to find out whether tardigrades use the tun state, their anti-drying technique, to survive other stresses. If we can understand how they, and other creatures, stabilize their sensitive biological molecules, perhaps we could apply this knowledge to help us stabilize vaccines, or to develop stress-tolerant crops that can cope with Earth's changing climate. And by studying how tardigrades survive prolonged exposure to the vacuum of outer space, scientists can generate clues about the environmental limits of life and how to safeguard astronauts. In the process, tardigrades could even help us answer a critical question: could life survive on planets much less hospitable than our own?
Không có nước, con người chỉ có thể tồn tại trong khoảng 100 giờ đồng hồ. Nhưng có một loài sinh vật có thể sống thiếu nước trong hàng thập kỉ. Loài sinh vật 1mm này có thể tồn tại được trong cả môi trường cực nóng, cực lạnh, và thậm chí chịu được các mức phóng xạ cao. Đây là bọ gấu nước, một trong những sinh vật ngoan cường nhất trên Trái Đất, dù bề ngoài nó trông giống như một con gấu tám chân béo núc ních. Hầu hết sinh vật đều cần nước để duy trì sự sống. Nước hỗ trợ quá trình trao đổi chất, thúc đẩy các phản ứng sinh hóa diễn ra trong các tế bào. Nhưng những loài như bọ gấu nước thì có thể vượt qua giới hạn này với quá trình gọi là anhydrobiosis, mà trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là "cuộc sống thiếu nước". Nhưng không chỉ có bọ gấu nước mới sở hữu khả năng phi thường đó. Vi khuẩn, các sinh vật đơn bào như cổ khuẩn, thực vật, và thậm chí một số động vật khác cũng có thể chịu được tình trạng này. Với nhiều loài bọ gấu nước, điều này buộc chúng phải trải qua một trạng thái gọi là "tun". Chúng sẽ cuộn thành quả bóng, thu đầu và chân vào trong cơ thể và đợi đến khi nước xuất hiện trở lại. Người ta cho rằng khi nước trở nên khan hiếm và bọ gấu nước phải thu vào tình trạng "tun", chúng bắt đầu tổng hợp các phân tử đặc biệt, lấp đầy các tế bào đang mất nước bằng cách tạo ra một ma trận. Các thành phần của tế bào nhạy cảm với sự mất nước như ADN, protein, và các màng tế bào, sẽ bị mắc kẹt trong ma trận này. Người ta cho rằng việc này khiến cho các phân tử bị giữ yên tại chỗ, ngăn chúng giãn nở, phân tách, hay kết hợp. Khi tế bào gặp lại nước ma trận này sẽ tan rã, nhưng các tế bào chức năng vẫn không bị hư hại. Ngoài sự mất nước, bọ gấu nước còn chịu được những thử thách khác như: đóng băng, bị đun nóng trong nước đến nhiệt độ sôi, mức độ phóng xạ cao, và môi trường chân không. Điều này đã dẫn đến suy đoán sai lầm rằng bọ gấu nước là sinh vật ngoài trái đất. Điều này nghe khá thú vị, nhưng bằng chứng khoa học cho thấy chúng vốn có nguồn gốc trên trên Trái Đất và sau đó dần tiến hóa. Thực tế, quá trình tiến hóa này đã tạo ra hơn 1100 loài bọ gấu nước khác nhau và có thể còn nhiều loài khác vẫn chưa được phát hiện. Và vì bọ gấu nước vô cùng gan lì, chúng tồn tại được ở khắp mọi nơi. Chúng sống ở mọi lục địa, bao gồm cả châu Nam Cực, và trong các quần xã sinh vật khác như sa mạc, các dải băng, đại dương, nước ngọt, rừng mưa nhiệt đới, và trên các đỉnh núi cao nhất. Nhưng bạn cũng có thể tìm thấy chúng ở cả những nơi thông thường nhất, như ở các đám rêu trong vườn, trong công viên, và trong rừng. Để tìm thấy chúng, bạn chỉ cần chút kiên nhẫn và một chiếc kính hiển vi. Các nhà khoa học hiện đang cố gắng tìm xem bọ gấu nước có sử dụng trạng thái "tun", cùng kĩ thuật chống mất nước, để vượt qua điều kiện khắc nghiệt khác. Nếu hiểu được cách thức của chúng và các loài khác duy trì được các phân tử sinh học nhạy cảm của chúng, chúng ta có thể áp dụng kiến thức này để ổn định vaccine, hoặc phát triển các loại cây trồng có thể ứng phó với sự thay đổi khí hậu. Bên cạnh đó, nghiên cứu cách bọ gấu nước tồn tại trong tình trạng tiếp xúc với môi trường chân không, các nhà khoa học có thể tìm được manh mối về giới hạn môi trường của sự sống và tìm cách bảo vệ các nhà du hành vũ trụ. Khi đó, biết đâu bọ gấu nước có thể giúp ta trả lời được câu hỏi: sự sống có thể tồn tại trên các hành tinh khắc nghiệt hơn chúng ta hay không?