Cosa uccide davvero un tardigrado?

Tardigradi (orsi d'acqua)

Che cosa uccide davvero un tardigrado, il minuscolo animale detto orso d'acqua? Disidratati, sono sopravvissuti dieci giorni nel vuoto dello spazio e a raggi gamma pari a circa mille volte la dose che ucciderebbe una persona. Congelati, sono tornati in vita dopo trent'anni nel muschio antartico. Eppure, in un esperimento, metà dei tardigradi attivi e svegli è morta dopo un solo giorno a 37 gradi Celsius, più o meno la temperatura del vostro corpo.

È tutto vero. Per capire come, seguiremo un tardigrado mentre il suo mondo si secca, e vedremo perché seccarsi lo protegge da pericoli che in natura non incontra mai, e che cosa alla fine lo uccide.

Il piccolo orso d'acqua

Nel 1773, un pastore tedesco di nome Johann August Ephraim Goeze ne osservò uno al microscopio e lo chiamò kleiner Wasserbär, il piccolo orso d'acqua. Qualche anno dopo, il naturalista italiano Lazzaro Spallanzani gli diede il nome che gli scienziati usano ancora: tardigrado, quello dal passo lento. È più piccolo di un millimetro, ha otto zampe tozze che finiscono con unghie e una bocca con due stiletti appuntiti che perforano il cibo. Ne sono state descritte circa millecinquecento specie, dai sedimenti oceanici a oltre quattro chilometri e mezzo di profondità fino alle pozze di fusione sui ghiacciai alpini.

Ma quelli che hanno reso famosi i tardigradi vivono molto più vicino a noi, nel muschio e nei licheni su muri, tetti e cortecce d'albero. Alcuni brucano alghe, altri cacciano. Nell'intestino di una specie antartica, i ricercatori hanno trovato mascelle di rotiferi e unghie di altri tardigradi. Molte specie non hanno bisogno di maschi, e le femmine depongono uova senza accoppiarsi, a volte dentro la pelle appena abbandonata.

Un cuscino di muschio è un posto difficile in cui vivere. Dopo la pioggia è una minuscola zona umida e, dopo pochi giorni senza pioggia, è polvere. Molti tardigradi marini e d'acqua dolce muoiono se si seccano. Quelli che vivono nel muschio fanno un'altra cosa.

Vita nascosta

Mentre il muschio si secca, il tardigrado ritrae la testa e le zampe e si raggomitola in un piccolo barilotto rugoso. I biologi lo chiamano tun, o barilotto. Conserva solo dal due al tre per cento dell'acqua che aveva quando era attivo. Il suo metabolismo scende così tanto che è difficile perfino misurarlo.

Può restare così per anni, e il caso meglio documentato, in un campione di muschio secco, è di circa vent'anni. Aggiungete acqua e, nel giro di minuti o di ore, si distende e se ne va camminando. Nel 1959, il biologo David Keilin chiamò questo stato criptobiosi, vita nascosta. Lo descrisse come uno stato senza segni visibili di vita, in cui il metabolismo diventa a malapena misurabile o si ferma del tutto.

Questo solleva una domanda strana: un tardigrado disidratato è vivo? Non mostra segni visibili di vita, ma non è nemmeno morto, perché può tornare in vita. I tardigradi non sono stati i primi animali in cui lo si è visto. Nel 1702, Antonie van Leeuwenhoek aggiunse acqua a del sedimento secco preso da una grondaia e vide minuscoli animali chiamati rotiferi tornare in vita.

Oggi sappiamo che il trucco si è evoluto più di una volta: nei rotiferi, in alcuni nematodi, nelle uova di artemia e nei semi delle piante. Congelato nel permafrost siberiano, un nematode è tornato in vita dopo circa quarantaseimila anni, e un rotifero dopo circa ventiquattromila. Perfino tra i tardigradi, i due rami principali sembrano aver sviluppato questa capacità separatamente, usando insiemi di geni diversi.

Vetro senza zucchero

Allora, che cosa impedisce a una cellula disidratata di andare in pezzi? Molti animali che sopravvivono alla disidratazione riempiono le cellule di uno zucchero chiamato trealosio. Negli embrioni di artemia arriva a circa il quindici per cento del peso secco. Man mano che l'acqua se ne va, lo zucchero può solidificarsi in un vetro che tiene ferme al loro posto le molecole della cellula.

I tardigradi ne hanno pochissimo, e alcune specie sembrano non averne quasi per niente. Nel 2017, Thomas Boothby e i colleghi del laboratorio di Bob Goldstein hanno trovato ciò su cui sembrano contare al suo posto: proteine che esistono solo nei tardigradi e non hanno una forma fissa. Mentre si secca, il tardigrado aumenta l'attività di alcuni di questi geni fino a ventidue volte. Quando i ricercatori ne hanno bloccati due, meno tardigradi sono sopravvissuti alla disidratazione.

In provetta, seccandosi, le proteine sono diventate un solido simile al vetro. Studi successivi hanno scoperto che possono anche formare fibre e gel, e come proteggano esattamente la cellula è ancora oggetto di dibattito.

Dieci giorni nello spazio

Nel settembre 2007, un esperimento chiamato TARDIS ha messo dei tardigradi disidratati all'esterno di un satellite russo, il Foton-M3. Per dieci giorni, a circa 260-280 chilometri di quota, sono rimasti nel vuoto dello spazio, esposti alla sua radiazione cosmica. Hanno volato due specie: alcuni esemplari non hanno ricevuto luce solare, altri una parte dell'ultravioletto del Sole e altri ancora l'intera radiazione ultravioletta. Tornati sulla Terra, quelli esposti solo al vuoto stavano bene quanto i tardigradi che non avevano mai lasciato il suolo.

Ha senso, perché il vuoto è secchezza estrema, e loro sono fatti proprio per la secchezza. Con l'ultravioletto completo è andata diversamente. Di una specie non è tornato nessuno, e dell'altra sono sopravvissuti solo tre animali. I voli all'interno dei veicoli spaziali, al riparo dalla luce solare, sono andati molto meglio.

Nell'ultima missione dello Space Shuttle Endeavour, nel 2011, è sopravvissuto oltre il novanta per cento dei tardigradi, e le loro uova si sono schiuse normalmente. Nel 2021, la NASA ha mandato una specie da laboratorio sulla Stazione Spaziale Internazionale per vedere quali dei suoi geni cambiano in orbita e, per quanto abbiamo potuto verificare, non sono ancora stati pubblicati risultati.

Mille volte la dose

È con le radiazioni che i tardigradi sembrano più dei supereroi. La dose di radiazioni si misura in gray, e per le persone circa cinque gray di raggi gamma uccidono metà degli esposti. Nel 2006, i ricercatori hanno scoperto che servivano tra 4400 e 5000 gray per uccidere metà di un gruppo di tardigradi. È circa mille volte di più.

E gli animali attivi e idratati se la sono cavata altrettanto bene di quelli disidratati, o persino un po' meglio. Quindi lo stato secco non può essere l'intera spiegazione. Ma sopravvivere non è nemmeno tutta la storia. Dopo oltre mille gray, nessuno di quegli animali ha deposto un uovo che si sia schiuso.

Nella specie da laboratorio Hypsibius exemplaris, la fertilità crolla oltre i cento gray circa. In uno studio del 2026 con farmaci che rompono il DNA come fanno le radiazioni, le cellule che continuano a dividersi, nell'intestino, nelle uova e negli embrioni, sono state le prime a cedere. Ecco l'enigma. Nessun letto di muschio sulla Terra ha mai ricevuto migliaia di gray, quindi perché un tardigrado riesce a sopravvivere a tanto?

Fatti per la siccità

La spiegazione principale parte da un batterio chiamato Deinococcus radiodurans, famoso per resistere alle radiazioni. Nel 1996, i ricercatori hanno scoperto che tutti i suoi 41 ceppi mutanti sensibili alle radiazioni morivano anche dopo sei settimane di disidratazione. La disidratazione rompe il DNA, proprio come le radiazioni, quindi una cellula in grado di riparare un tipo di danno può riparare anche l'altro. Questo significa che la resistenza alle radiazioni potrebbe essere un caso, un effetto collaterale del sopravvivere alla siccità.

Nel 2003, il biologo dei tardigradi Ingemar Jönsson ha proposto la stessa idea per i tardigradi. La disidratazione danneggia davvero il loro DNA. In una specie, il DNA rotto in certe cellule è passato da quasi zero negli animali attivi a circa un settimo dopo sei settimane all'asciutto, e a circa un quarto dopo dieci mesi. Nel 2025, alcuni ricercatori hanno testato una specie di tardigrado che non sopravvive alla disidratazione.

La sua tolleranza alle radiazioni era circa la metà di quella delle specie resistenti alla siccità: circa 2200 gray. Sono comunque circa 450 volte la dose che uccide una persona, quindi la siccità non spiega tutto, ma è coerente. Nel 2024, il laboratorio di Bob Goldstein ha studiato che cosa succede dentro un tardigrado dopo le radiazioni. Le radiazioni rompono davvero il DNA dell'animale, ma nel giro di un giorno il danno è già in riparazione.

Dopo una dose elevata, migliaia di geni si sono attivati, e alcuni geni di riparazione del DNA sono diventati tra i più usati dell'intero animale. Un altro gruppo ha trovato la stessa risposta in tre specie, insieme a una nuova proteina esclusiva dei tardigradi che si lega al DNA, chiamata TDR1. E nel 2024, un gruppo cinese ha descritto una nuova specie, Hypsibius henanensis. Usa un gene probabilmente preso in prestito da un altro organismo per produrre betalaine, pigmenti vegetali che neutralizzano le molecole dannose create dalle radiazioni.

Quindi buona parte della loro difesa è la riparazione, fatta in fretta e su scala enorme.

Uno scudo in un gene

Alcuni tardigradi hanno anche uno scudo. Nel 2016, un gruppo guidato da Takekazu Kunieda ha sequenziato il genoma di Ramazzottius varieornatus, una delle specie più resistenti. Hanno trovato una proteina mai osservata in altri animali e l'hanno chiamata Dsup, abbreviazione di damage suppressor, cioè soppressore del danno. Quando hanno inserito il suo gene in cellule umane coltivate in piastra, il danno dei raggi X al DNA di quelle cellule è calato di circa il quaranta per cento.

Dsup si attacca ai rocchetti attorno a cui è avvolto il DNA e lo protegge dai radicali ossidrile, le molecole che causano la maggior parte del danno quando le radiazioni colpiscono l'acqua. Non tutti i tardigradi ce l'hanno, e uno dei due rami principali dell'albero dei tardigradi sembra esserne del tutto privo. Nel 2025, alcuni ricercatori hanno inserito le istruzioni per produrre Dsup in nanoparticelle e le hanno iniettate nelle guance di topi prima di irradiarli. Il tessuto trattato ha mostrato molto meno danno al DNA e, nei topi con tumori sull'altra guancia, le radiazioni hanno continuato a funzionare sul tumore.

La proteina ha raggiunto il picco nel giro di poche ore ed era quasi scomparsa dopo quattro giorni. Per ora è solo nei topi, e Dsup non è innocua ovunque: in cellule cerebrali di ratto coltivate in piastra, ha addirittura causato danni al DNA. Altre proteine dei tardigradi sono in fase di test per mantenere stabili farmaci delicati quando vengono essiccati. Nel 2023, un frammento modificato di una di quelle proteine senza forma ha mantenuto intatto per dieci settimane un farmaco essiccato contro l'emofilia, il fattore otto della coagulazione.

Quel lavoro è stato finanziato in parte dalla DARPA, l'agenzia di ricerca delle forze armate statunitensi. Niente di tutto questo è arrivato ai pazienti.

L'orologio fermo

C'è un'altra cosa strana nel tun: il tempo sembra fermarsi. Nel 2008, alcuni ricercatori tedeschi hanno disidratato una specie più e più volte tra un periodo di alimentazione e l'altro. La sua vita attiva è risultata più o meno uguale a quella di animali mai disidratati, come se il tempo passato all'asciutto non contasse. Nel 2022, lo stesso gruppo ha congelato un'altra specie a trenta gradi sotto zero, una settimana sì e una no.

Quelli congelati sono vissuti il doppio secondo il calendario, e più o meno quanto gli altri se si sottrae il tempo nel ghiaccio. I biologi la chiamano l'ipotesi della Bella Addormentata. Ma la pausa non è perfetta. Mentre sono secchi, il loro DNA si rompe lentamente, e più a lungo restano secchi, meno esemplari tornano in vita e più tempo ci mettono.

L'orologio dell'animale si ferma, ma le sue molecole no.

Le clausole in piccolo

È uno dei motivi per cui i record famosi hanno delle clausole scritte in piccolo. Nel 1983, alcuni ricercatori giapponesi hanno raccolto del muschio in Antartide e l'hanno congelato a venti gradi sotto zero. Nel 2014, dopo trent'anni e mezzo, l'hanno scongelato. Sono tornati in vita due tardigradi e un uovo, e uno degli animali e il piccolo nato dall'uovo hanno avuto a loro volta dei figli, ma ci hanno messo molto a riprendersi.

Forse avete sentito dire che i tardigradi sopravvivono a 151 gradi Celsius. Quel numero viene da esperimenti di un secolo fa o anche prima. Nei test moderni, metà dei tardigradi disidratati è morta dopo un'ora a circa 83 gradi, o dopo un giorno a 63. Nel 2007, alcuni ricercatori giapponesi hanno compresso tardigradi disidratati a circa settantaquattromila atmosfere, quasi settanta volte la pressione sul fondo dell'oceano più profondo.

Dopo venti minuti stavano bene. Dopo sei ore si sono svegliati tutti, ma le zampe avevano spasmi, non riuscivano a camminare e nel giro di cinque giorni erano morti. E la storia dei tardigradi rianimati da muschio di museo vecchio di 120 anni risale, secondo resoconti successivi, a un rapporto del 1948 su un solo animale che mosse brevemente le zampe anteriori. Perfino il genoma aveva clausole scritte in piccolo.

Nel novembre 2015, un articolo ha riportato che circa un sesto dei geni di un tardigrado proveniva da altri organismi. Otto giorni dopo, un altro gruppo ha pubblicato un preprint che mostrava come gran parte di quel DNA estraneo venisse da batteri che contaminavano il campione. Entro maggio 2016, altre analisi erano arrivate alla stessa conclusione, e la quota reale si è rivelata dell'uno o due per cento al massimo. Alcuni geni presi in prestito sembrano comunque reali, come il gene del pigmento di quella specie cinese.

Che cosa uccide davvero un tardigrado

Allora torniamo alla domanda: che cosa uccide un tardigrado? Prima di tutto, il calore. Nel 2020, alcuni ricercatori danesi hanno tenuto esemplari attivi di Ramazzottius varieornatus a temperature diverse per un giorno. Metà è morta a 37,1 gradi.

Le altre specie testate sono morte a temperature simili, tra 36 e 39. I ricercatori hanno definito la temperatura elevata il tallone d'Achille del tardigrado. Poi l'ossigeno: in acqua quasi priva di ossigeno, i tardigradi attivi si riprendono da un'esposizione breve, ma dopo un giorno quasi nessuno si riprende. Poi il tempo, perché più a lungo un tardigrado resta nel tun, più si accumulano i danni.

Poi la velocità. Nel 2021, alcuni ricercatori britannici hanno congelato dei tardigradi e li hanno sparati con un cannone a gas contro la sabbia. Fino a circa 730 metri al secondo sono sopravvissuti tutti, e a 900 nessuno. E le radiazioni, molto prima di ucciderli, impediscono loro di riprodursi.

Quasi tutti i record appartengono al tun secco e spento. Da sveglio, un tardigrado è un animaletto piccolo e molle che ha bisogno di acqua, ossigeno e temperature miti, come la maggior parte degli animali.

Tardigradi sulla Luna

Il che ci porta alla Luna. Nell'aprile 2019, il lander israeliano Beresheet si è schiantato durante il tentativo di allunaggio. A bordo c'era un piccolo archivio della Arch Mission Foundation: una pila di 25 sottili strati di nichel, grande più o meno come un DVD, con milioni di pagine di testo. Tra gli strati, fissati nella resina epossidica, c'erano migliaia di tardigradi disidratati.

Nova Spivack, della fondazione, ha poi detto che non avevano mai avvisato il team del lander che stavano mettendo a bordo degli esseri viventi. Potrebbero essere sopravvissuti? Il limite del cannone a gas era sotto un chilometro al secondo, e i ricercatori che avevano fatto quei test ritenevano molto probabile che uno schianto come quello di Beresheet lo superasse. Anche se alcuni fossero sopravvissuti intatti, sulla Luna non c'è acqua liquida per risvegliarli né niente da mangiare.

Nel migliore dei casi, i tardigradi sulla Luna sono secchi e inattivi, e molto probabilmente sono morti.

Una testa che cammina

Se non sono supereroi, che cosa sono? I tardigradi appartengono allo stesso grande gruppo di insetti, ragni e onicofori. I loro antenati, circa mezzo miliardo di anni fa, somigliavano probabilmente a lunghi vermi con zampe tozze, chiamati lobopodi. Nel 2016, Frank Smith e colleghi hanno confrontato i geni che organizzano il corpo di un animale dalla testa alla coda.

I tardigradi avevano perso i geni di un'enorme sezione centrale, e quasi tutto il corpo del tardigrado corrisponde solo alla testa di un insetto. In altre parole, un tardigrado è soprattutto testa, con le zampe. La loro documentazione fossile è minima, e ne sono stati trovati solo pochi, per lo più nell'ambra. Uno del New Jersey, vecchio di circa 92 milioni di anni, è quasi identico a una specie vivente.

Non possono camminare lontano, ma si spostano. I ricercatori hanno trovato tardigradi nel settanta per cento dei nidi di uccelli esaminati, e sul corpo degli uccelli. In un esperimento, circa un terzo dei tardigradi mangiati dalle lumache è uscito vivo dall'altra parte. Poiché molte specie non hanno bisogno di maschi, una sola femmina disidratata portata in un posto nuovo potrebbe, in teoria, fondare una popolazione.

Non indistruttibile

Quindi il tardigrado non è indistruttibile. Il suo vero talento è fermarsi: seccarsi, spegnersi e aspettare, a volte per decenni, finché l'acqua non torna. La sua tolleranza alle radiazioni sembra un effetto collaterale di quel talento, modellato dalla siccità in un cuscino di muschio e non dallo spazio. E gli strumenti che usa per sopravvivere, uno scudo per il DNA, proteine senza forma e una riparazione rapida, ora vengono testati in cellule umane, nei farmaci e nei topi.

Niente male per un animale che può morire dopo un giorno alla temperatura del corpo.