Медуза, що вміє молодшати, дає вченим підказки щодо старіння клітин
Морська біологиня Марія Мільєтта з Техаського університету A&M у Галвестоні розрізала цих медуз, варила їх, морила голодом, пересолювала воду в акваріумах і переносила тварин у прісну воду. Попри це, медузи Turritopsis dohrnii, схоже, щоразу уникали смерті. Дорослий організм цього виду завширшки лише близько 4,5 мм, тобто менший за ніготь мізинця 1. Дослідники вивчають, як він це робить, бо сподіваються колись зрозуміти, чи можна схожими способами повертати до молодшого стану клітини людини.
Зміст
У стресових умовах медуза завмирає й опускається на дно. Потім вона перетворюється на кулю з клітин, яка не схожа на дорослу медузу з парасолькою та щупальцями. За один-три дні від цієї кулі відбруньковується поліп, тобто рання стадія життя медузи. Він розростається в колонію, яка з часом породжує нові медузи 2.
«З однієї медузи, яка не померла, виходить колонія, що може створити сотні нових», — каже Мільєтта. Кожна з цих медуз теоретично здатна омолодитися так само. Медузи, які виростають із такої відродженої колонії, генетично ідентичні пораненій дорослій особині. Перетворення відбувається без запліднення і без звичної личинкової стадії 3.
Як дорослі клітини повертаються назад
Здатність цієї медузи вперше описали в 1992 році. Італійський науковець тримав тварин у лабораторії й забув нагодувати їх на вихідних. Він очікував знайти мертвих медуз, але, як розповідає Мільєтта, натомість побачив у контейнері нових поліпів.
Згодом механізмом зацікавився біолог Стефано Піраїно з італійського Університету Саленто. У ході розвитку ембріона стовбурові клітини діляться й перетворюються на нервові, м’язові та інші типи клітин, з яких складається тіло. Зазвичай клітина лишається в такому «закріпленому» типі, доки не постаріє й не загине. Піраїно виявив, що під час омолодження медузи деякі її тканини проходять через трансдиференціацію. Клітини повертаються до стану, подібного до стовбурового, а потім спеціалізуються в інші типи.
Мільєтта, яка раніше працювала в лабораторії Піраїно, пояснює це так: дорослі клітини стають «недиференційованими» і перетворюються на те, що потрібно для формування поліпа.
Через цю здатність вид отримав назву «безсмертна медуза». Наскільки відомо науковцям, у тваринному світі такого більше ніхто не вміє. Ящірки, черви й амфібії можуть відновлювати втрачені чи пошкоджені частини тіла, але жодна з них не повертає дорослий організм у стан дитинчати. Водночас дослідники не можуть виключити, що ця медуза все ж помирає природною смертю.
Що гени розповідають про омолодження
Мрія науковців — знайти молекулярний «перемикач», який запускає цей процес. Якщо подібний перемикач є і в людини, його, можливо, вдасться активувати, щоб клітини повертались до молодшого стану. Це могло б прискорити загоєння ран і пошкоджених тканин після інсульту чи інфаркту. Як припускають дослідники, так можна було б навіть виправляти шкоду від вікової втрати зору чи нейродегенерації (поступового руйнування нервових клітин) при хворобі Альцгеймера. Педіатр-онколог і лікар-науковець Університету Джонса Гопкінса Майкл Колдобскі каже: «Ми не зменшимося знову до ембріона й не почнемо спочатку, але на рівні органів і тканин, думаю, це цілком можливо». Він наголошує, що до практичного використання ще дуже далеко.
Перші підказки вже є, хоча дослідження ще молоді. У роботі 2022 року порівняли гени Turritopsis dohrnii з генами спорідненого виду, про який не відомо, що він омолоджується. Молекулярний біолог і біоінформатик Віктор Кесада з Університету Ов’єдо в Іспанії зауважує, що певності немає, адже багато медуз вивчені слабко. У ДНК безсмертної медузи було більше копій генів, що кодують білки для ремонту мутацій та іншого пошкодження ДНК, яке накопичується з віком. Також було більше копій генів білків, які підтримують теломери, тобто захисні «ковпачки» на кінцях ниток ДНК. Зазвичай із віком теломери вкорочуються, і ДНК стає вразливішою. Посилена здатність медузи їх підтримувати може бути одним із ключів до її довголіття, каже Кесада.
Мільєтта порівнює, які гени активні на різних стадіях життя медузи, і окремо розглядає ті, що вмикаються лише на стадії цисти. Це кулеподібний стан, у якому клітини змінюють своє призначення й дають початок поліпам. У дослідженнях 2019 і 2021 років її команда виявила високу експресію гіпотетичних генів із невідомою функцією, а також генів, що беруть участь у відновленні ДНК і підтримці теломер. У її попередньому дослідженні частина генів, надмірно активних у цисті, збігалася з генами, пов’язаними з довголіттям у людей. Ранні дані також указують на підвищену активність генів родини сиртуїнів, які пов’язують зі здоровою тривалістю життя людини, та білків теплового шоку, дефіцит яких сприяє старінню ссавців 4.
Тепер Мільєтта співпрацює з Колдобскі, щоб краще зрозуміти ці процеси й згодом перевірити, чи можна їх запустити в клітинах людини. Певні способи викликати схожі на омолодження процеси в клітинах ссавців уже відомі, але застосувати їх до тканин людини виявилося складно. Колдобскі сподівається, що вивчення Turritopsis dohrnii відкриє ефективніші шляхи.
Чи справді медуза безсмертна
Мільєтта припускає, що стійкість Turritopsis dohrnii — одна з причин, чому вид поширився океанами світу, від Середземного моря до Карибського басейну та Японії. Водночас медуза, яка здається непереможною, залишається вразливою. Співавторка дослідження 2022 року Марія Паскуаль-Торнер з іспанського Інституту морських наук каже: «Хоч вона має здатність омолоджуватися й теоретично не вмирає від старіння, водночас це надзвичайно вразливий організм».
У природі її вбивають різні чинники. Це мінлива кількість планктону, яким вона живиться, хижаки та водорості, що вкривають колонії медуз. Медуз їдять риби та черепахи. Поліпи майже беззахисні перед морськими слимаками й ракоподібними.
У лабораторії частина тварин, судячи з усього, взагалі не здатна омолодитися. А серед тих, що здатні, може існувати межа кількості омолоджень, після якої медуза таки помирає від старості. Перевірити це важко, бо вид складно довго утримувати в лабораторії. Йому потрібні певні умови, і тому поки невідомо, скільки разів одна й та сама лінія медуз здатна починати життя спочатку.
Найцікавіше за тиждень
Один лист на тиждень. Без спаму.
Нові статті, добірки та корисні матеріали DAY TODAY — в одному короткому листі.
- https://www.amnh.org/explore/news-blogs/on-exhibit-posts/the-immortal-jellyfish↩
- https://www.bbc.com/future/article/20261016-the-rejuvenating-secrets-of-the-immortal-jellyfish?ocid=global_future_rss↩
- https://www.nhm.ac.uk/discover/immortal-jellyfish-secret-to-cheating-death.html↩
- https://www.the-scientist.com/an-immortal-jellyfish-offers-clues-into-biological-aging-73346↩
