Gấu nước là một loài có kích thước siêu nhỏ, kích thước trung bình có thể phát triển đến khoảng một milimet. Nó là loài vật bé nhỏ nhưng lại có thể chịu được nhiệt độ đóng băng ở 0 độ cũng như trên điểm sôi(100 độ C) của nước.
Nó cũng có thể chịu được một lượng lớn bức xạ, sống mà không có thức ăn hoặc nước... Gấu nước cũng là sinh vật duy nhất được biết đến có thể tồn tại trong môi trường không gian khắc nghiệt.
Về bản chất, sinh vật này là gần như không thể phá hủy. Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra nguyên nhân sự bất tử của nó
Không cần thức ăn
Năm 1922, nhà khoa học người Đức H. Baumann đã giải mã được cách thức bọ gấu nước chuyển mình từ trạng thái bình thường sang trạng thái "bất diệt". Khi môi trường khô hạn thiếu nước, chúng lại chuyển sang trạng thái "đơ".
Ông nhận ra rằng khi bị thiếu nước, bọ gấu nước thu mình lại, khép đầu và các chi vào trong. Từ đây nó rơi vào một điều kiện giống như ngủ đông ở các loài vật khác. Song ở loài này, trạng thái này gần như là đã chết vậy.
Sau khi loại bỏ gần như cạn nước khỏi cơ thể, thân hình bọ gấu nước co rúm lại như một chiếc bánh mì bị ỉu. Baumann gọi tình trạng là Tönnchenform, nhưng về sau mọi người viết gọn thành Tun (trong bài này chúng ta gọi là "đơ").
Ở trạng thái này, mức trao đổi chất trong cơ thể rút xuống còn 0,01%. Và bọ gấu nước có thể tồn tại như thế suốt hàng thập kỷ. Nó chỉ chờ đến khi nào có nước để "sống" trở lại.
Tuy vậy, Baumann vẫn chưa lý giải được khả năng sống siêu phàm của loài bọ trên. Nếu không có nước, hầu hết sinh vật sẽ chết, không sớm thì muộn.
Nhà nghiên cứu sinh vật trong điều kiện khắc nghiệt, Thomas Boothby, thuộc ĐH Bắc Carolina, giải thích:
"Khi một tế bào thông thường bị kiệt nước, lớp màng ngoài của nó sẽ bị rách và rò rỉ dịch. Các protein của nó sẽ bị duỗi thẳng và đóng kết lại với nhau, khiến chúng trở nên vô dụng. DNA cũng sẽ bắt đầu bị đứt gãy khi thời gian khô hạn kéo dài hơn".
Nhưng bọ gấu nước thì khác, nó không gặp bất kỳ chuyện gì trong các điều trên. Boothby nhận xét:
"Nếu gấu nước có thể sống sót mà không cần nước, chắc chắn chúng phải có những thủ thuật riêng để ngăn cản hoặc sửa chữa sự hư hại của các tế bào".
Khả năng chịu lạnh cực độ?
Ở trên chúng ta đã biết, bọ gấu nước có thể chịu đựng được cả nhiệt độ đóng băng (absolute zero). Tại mức ấy, mọi thứ gần như đóng băng, kể cả không khí.
Và với cơ thể sinh vật bình thường, nếu băng đá hình thành bên trong các tế bào, chúng sẽ xé rách các thành phần quan trọng như DNA.
Một số loài vật, nhất là cá, vì sống trong môi trường nước nên chúng có thể tạo ra các protein chống đông giúp hạ thấp nhiệt độ đông lạnh trong cơ thể.
Cơ chế này nhằm ngăn chặn sự hình thành của của băng đá. Tuy vậy, người ta không tìm thấy các protein trên trong bọ gấu nước.
Bí quyết chịu lạnh của loài vật này hiện vẫn còn là bí mật. Có người cho rằng bọ gấu nước "chấp nhận" sự tồn tại của băng đá trong cơ thể.
Và bằng cách nào đó chúng ngăn không cho băng đá phá hoại cơ thể mình, hoặc chấp nhận bị phá hoại rồi tự sửa lại khi tỉnh dậy.
Cũng có ý kiến cho rằng sinh vật này "khuyến khích" sự hình thành của băng, nhưng không phải trong cơ thể mà nằm ở bên ngoài.
Với các tinh thể băng còn sót lại bên trong, một số hóa chất có tác dụng như trehalose sẽ "khoá" các tinh thể trên trước khi chúng làm hại các bào quan.
Khả năng chịu nóng siêu phàm?
Khi chúng ta chiên trứng, tại nhiệt độ cao, các protein lẫn màng tế bào sẽ bị giãn ra và kết dính lại. Đây là lý do tại sao trứng chiên rồi không... "sống" lại được.
Nhưng vẫn có một số sinh vật chịu được nhiệt độ cao, như các vi khuẩn kỵ khí chuyên sống ở các ống thủy nhiệt dưới lòng biển hoặc các khu vực gần miệng núi lửa.
Chúng có thể sinh trưởng được ở mức 122 °C. Song vẫn là thấp hơn nhiều so với bọ gấu nước. Với các loài trên, người ta phát hiện rằng chúng có khả năng tạo ra các protein chống shock nhiệt.
Các protein này xuất hiện khi có nhiệt độ cao, chúng sẽ kết hợp với các protein đang có sẵn trong cơ thể để giữ hình dạng, giúp protein không bị phân rã. Loại protein đặc biệt này còn có khả năng sửa chữa các protein khác bị hư hỏng do nhiệt độ.
Nhưng cho tới nay, chưa có kết luận cụ thể nào về việc bọ gấu nước có thể tạo ra các protein chống shock nhiệt hay không?
Nhiệt độ cực cao hoặc cực thấp, bức xạ hay áp suất cao đều có chung một điểm - chúng hủy diệt DNA cũng như các bào quan cần thiết khác.
Nhiệt độ sẽ khiến các protein bị tháo giãn, kết dính với nhau và trở nên vô dụng. Bức xạ xé nát DNA cùng các phân tử kích thước lớn. Còn áp suất làm đông đặc màng tế bào.
Lấy ví dụ, cả việc bị khô hạn lẫn chiếu xạ đều phá hủy DNA. Vì thế nếu bọ gấu nước có thể tạo ra các chất chống oxy hóa và sửa chữa DNA, thì có nghĩa nó có thể chịu được cùng lúc cả 2 yếu tố cực hạn.
Hoặc nói theo cách khác, khả năng chịu bức xạ chỉ là "hệ quả phụ" từ năng lực chịu hạn. Bởi vì ban đầu, bọ gấu nước, vốn sống dưới biển và chúng chỉ lên bờ khoảng 500 triệu năm trước.
Khi lên trên đất liền, chúng phải đối mặt với tình trạng khô hạn thường xuyên và để tồn tại, gấu nước phải tiến hóa để thích nghi với điều kiện mới.