Η μικροσκοπική Turritopsis dohrnii έχει τη δυνατότητα να επιστρέφει σε νεότερες φάσεις της ζωής της. Οι ερευνητές εξετάζουν τα γενετικά χαρακτηριστικά της, με στόχο να βρουν τρόπους αναζωογόνησης ανθρώπινων κυττάρων και αντιμετώπισης παθήσεων που συνδέονται με τη γήρανση.
Επιμέλεια: Μάνος Σιγανός
Η γήρανση αποτελεί συνήθως αναπόφευκτη πτυχή της ζωής, όμως ένα μικροσκοπικό θαλάσσιο είδος μοιάζει να θέτει υπό αμφισβήτηση αυτόν τον κανόνα. Η Turritopsis dohrnii, που αποκαλείται και «αθάνατη μέδουσα», έχει την εντυπωσιακή ιδιότητα να γυρίζει τον κύκλο ζωής της προς τα πίσω και να επανέρχεται σε νεότερο αναπτυξιακό στάδιο όταν οι συνθήκες γίνουν δυσμενείς.
Το ιδιαίτερο αυτό γνώρισμα έχει γίνει αντικείμενο μελέτης για ερευνητές σε όλο τον κόσμο, που διερευνούν τους κυτταρικούς και γενετικούς μηχανισμούς πίσω από τη λειτουργία του. Δεν επιδιώκουν να κάνουν τους ηλικιωμένους παιδιά, όπως συμβαίνει στην ταινία του Μπέντζαμιν Μπάτον. Θέλουν, αντίθετα, να καταλάβουν αν ανθρώπινοι ιστοί και κύτταρα μπορούν να ανακτήσουν νεότερα χαρακτηριστικά, ώστε να βοηθήσουν στην επούλωση τραυμάτων και στην αντιμετώπιση ασθενειών που εμφανίζονται στην τρίτη ηλικία.
Η μέδουσα που μοιάζει υπερβολικά ανθεκτική για να πεθάνει
Η Μαρία Μιλιέτα (Maria Miglietta), θαλάσσια βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Texas A&M του Γκάλβεστον, έχει διεξαγάγει πολλά πειράματα με τις σχεδόν διάφανες, μικροσκοπικές μέδουσες.
Έχει υποβάλει τα ζώα σε ακραίες δοκιμές: τα έχει κόψει και βράσει, τα έχει αφήσει νηστικά, ενώ τα έχει βάλει τόσο σε υπερβολικά αλμυρό όσο και σε γλυκό νερό. Παρά τις συνθήκες αυτές, οι μέδουσες φαίνεται να διαθέτουν αξιοσημείωτη ικανότητα επιβίωσης.
Σε περιόδους έντονου στρες, ακινητοποιούνται και καταλήγουν στον βυθό. Έπειτα, το σώμα τους αλλάζει εντυπωσιακά: σχηματίζεται μια μικρή συσσωμάτωση κυττάρων, χωρίς την οικεία όψη της ενήλικης μέδουσας, με την ομπρέλα και τα πλοκάμια.
Σε διάστημα μίας έως τριών ημερών, η κυτταρική αυτή μάζα εξελίσσεται σε πολύποδα, ένα πρώιμο αναπτυξιακό στάδιο της μέδουσας. Ακολούθως, ο πολύποδας σχηματίζει αποικία, από την οποία είναι δυνατό να προκύψουν καινούργιες μέδουσες.
«Από μία μέδουσα που δεν πεθαίνει, δημιουργείται μια αποικία η οποία μπορεί να παράγει εκατοντάδες άλλες», εξηγεί η Μιλιέτα.
Θεωρητικά, κάθε καινούργια μέδουσα μπορεί να περάσει ξανά από τον ίδιο κύκλο, αποκτώντας έτσι μια φαινομενικά απεριόριστη δυνατότητα να επιστρέφει στη νεότητα.
Πώς η ανακάλυψη της μέδουσας αναθεώρησε όσα ξέραμε για τη γήρανση
Το 1992 έγινε για πρώτη φορά αναφορά στην εκπληκτική αναγεννητική ικανότητα της Turritopsis dohrnii. Την ανακάλυψε Ιταλός επιστήμονας, ο οποίος είχε ξεχάσει να ταΐσει τις μέδουσες που κρατούσε στο εργαστήριό του ένα Σαββατοκύριακο.
Γυρίζοντας στο εργαστήριο, πίστευε πως θα τις έβρισκε νεκρές. Αντί γι’ αυτό, είδε ότι μέσα στο δοχείο είχαν σχηματιστεί νέοι πολύποδες.
Η συγκεκριμένη παρατήρηση έφερε σειρά ερευνών, με πρωτοπόρο τον βιολόγο Στέφανο Πιράινο (Stefano Piraino) από το Πανεπιστήμιο του Σαλέντο στην Ιταλία.
Ο Πιράινο παρατήρησε πως, όσο η μέδουσα ανανεώνεται, κάποιοι ιστοί της περνούν από μια κυτταρική διαδικασία που ονομάζεται δια-διαφοροποίηση (transdifferentiation).
Καθώς αναπτύσσεται το έμβρυο, τα βλαστοκύτταρα πολλαπλασιάζονται και αποκτούν εξειδικευμένους ρόλους, σχηματίζοντας νευρικά, μυϊκά και άλλα κύτταρα. Κανονικά, διατηρούν αυτή την ταυτότητα έως ότου γεράσουν και πεθάνουν.
Στην «αθάνατη μέδουσα», αντίθετα, φαίνεται ότι ορισμένα ώριμα κύτταρα περνούν σε λιγότερο διαφοροποιημένη μορφή και αργότερα αποκτούν διαφορετική εξειδίκευση.
«Τα ενήλικα κύτταρα γίνονται αδιαφοροποίητα και μετατρέπονται σε κάτι άλλο, το οποίο είναι απαραίτητο για τον σχηματισμό του πολύποδα», εξηγεί η Μιλιέτα, η οποία είχε εργαστεί στο εργαστήριο του Πιράινο.
Αυτή η δυνατότητα είναι ο λόγος που το είδος έγινε γνωστό ως «αθάνατη μέδουσα».
Ορισμένες σαύρες, σκουλήκια και αμφίβια έχουν τη δυνατότητα να αναπλάθουν μέλη που χάθηκαν ή τραυματίστηκαν. Ωστόσο, δεν είναι γνωστό άλλο ζώο που να μπορεί, όπως η μέδουσα, να επαναφέρει ολόκληρο τον ενήλικο οργανισμό σε ένα πρώιμο στάδιο ανάπτυξης.
Θα μπορούσε η ικανότητα της μέδουσας να αξιοποιηθεί στον άνθρωπο;
Οι ερευνητές αναζητούν πλέον τα γονιδιακά συστήματα που επιτρέπουν στα κύτταρα της μέδουσας να γυρίζουν πίσω το βιολογικό τους ρολόι.
Ο Μάικλ Κολντόμπσκι (Michael Koldobskiy), παιδοογκολόγος και ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, εκτιμά ότι η αναγεννητική βιολογία βρίσκεται στον πυρήνα του μεγάλου στόχου αυτής της ερευνητικής προσπάθειας.
«Το ιδανικό θα ήταν να μπορέσουμε να αντιστρέψουμε τον εκφυλισμό και τη φθορά που προκαλεί η γήρανση», επισημαίνει.
Αν βρεθεί ο μοριακός «διακόπτης» που ρυθμίζει τη διαδικασία και διαπιστωθεί πως υπάρχει ανάλογος μηχανισμός στον άνθρωπο, ίσως καταστεί δυνατή η ενεργοποίησή του. Έτσι, ανθρώπινα κύτταρα θα μπορούσαν να επιστρέψουν σε πιο… νεανικές μορφές.
Μια τέτοια εξέλιξη θα μπορούσε θεωρητικά να συμβάλει στην ταχύτερη επούλωση τραυμάτων ή στην αποκατάσταση ιστών που έχουν υποστεί βλάβη μετά από εγκεφαλικά επεισόδια και εμφράγματα.
Θα μπορούσε επίσης να δημιουργήσει νέες κατευθύνσεις στην έρευνα για την απώλεια όρασης που σχετίζεται με την ηλικία, καθώς και για τις νευροεκφυλιστικές βλάβες της νόσου Αλτσχάιμερ.
Παρόλα αυτά, οι πιθανές αυτές εφαρμογές παραμένουν σε θεωρητικό επίπεδο και δεν βρίσκονται κοντά στην κλινική αξιοποίηση.
«Δεν πρόκειται να επιστρέψουμε στην εμβρυϊκή κατάσταση και να ξεκινήσουμε τη ζωή από την αρχή. Σε επίπεδο οργάνων και ιστών, όμως, θεωρώ ότι κάτι τέτοιο είναι απολύτως πιθανό», αναφέρει ο Κολντόμπσκι.
Γενετικοί παράγοντες που ενδέχεται να περιορίζουν τη φθορά με την πάροδο του χρόνου
Σημαντικά στοιχεία έδωσε έρευνα που δημοσιεύτηκε το 2022, όταν οι επιστήμονες αντιπαρέβαλαν το DNA της Turritopsis dohrnii με το γενετικό υλικό ενός συγγενικού είδους μέδουσας, για το οποίο δεν έχει διαπιστωθεί αντίστοιχη δυνατότητα αναγέννησης.
Ο μοριακός βιολόγος και βιοπληροφορικός Βίκτορ Κεσάδα (Victor Quesada), του Πανεπιστημίου του Οβιέδο στην Ισπανία, εξηγεί ότι στην αθάνατη μέδουσα υπάρχουν περισσότερα αντίγραφα ορισμένων γονιδίων που εμπλέκονται στην επιδιόρθωση του DNA.
Τα γονίδια αυτά βοηθούν στην παραγωγή πρωτεϊνών που διορθώνουν μεταλλάξεις και άλλες φθορές στο γενετικό υλικό, οι οποίες συσσωρεύονται όσο περνούν τα χρόνια.
Επιπλέον, οι ερευνητές βρήκαν αυξημένο αριθμό αντιγράφων γονιδίων που συμβάλλουν στη διατήρηση των τελομερών.
Στα άκρα των χρωμοσωμάτων βρίσκονται τα τελομερή, προστατευτικές δομές που προφυλάσσουν το γενετικό υλικό από τη φθορά. Μπορούμε να τα παρομοιάσουμε με τα καλύμματα στις άκρες των κορδονιών, τα οποία εμποδίζουν το ξέφτισμά τους. Με την ηλικία, τα τελομερή κατά κανόνα κονταίνουν και το DNA γίνεται περισσότερο ευάλωτο σε βλάβες.
Η ικανότητα της μέδουσας να συντηρεί και να επιδιορθώνει καλύτερα τα τελομερή ίσως αποτελεί έναν από τους παράγοντες πίσω από την εντυπωσιακή αναγεννητική της δυνατότητα.
«Σε πολλές ασθένειες θεωρούμε δεδομένο ότι δεν υπάρχει επιστροφή. Ίσως όμως να υπάρχει τρόπος να γυρίσουμε πίσω, εφόσον κατανοήσουμε επαρκώς τους μηχανισμούς που εμπλέκονται», υποστηρίζει ο Κεσάδα.
Τα ευρήματα από τις πιο πρόσφατες γενετικές μελέτες
Η Μιλιέτα και η ερευνητική της ομάδα μελετούν τώρα ποια γονίδια ενεργοποιούνται σε κάθε στάδιο του κύκλου ζωής της μέδουσας.
Ένα στάδιο που εξετάζουν με ιδιαίτερο ενδιαφέρον είναι η μετατροπή του ζώου σε σφαιρική μάζα κυττάρων. Τότε τα κύτταρα ακολουθούν νέα αναπτυξιακή πορεία, από την οποία προκύπτουν νέοι πολύποδες.
Στόχος των ερευνητών είναι να βρουν ποια γονίδια ενεργοποιούνται μόνο στη διάρκεια αυτής της διαδικασίας.
Σε έρευνες του 2019 και του 2021, οι επιστήμονες παρατήρησαν ενισχυμένη δραστηριότητα τόσο σε γονίδια των οποίων η λειτουργία παραμένει άγνωστη όσο και σε εκείνα που συνδέονται με την επιδιόρθωση του DNA και τη συντήρηση των τελομερών.
Σε προκαταρκτική έρευνα, η Μιλιέτα βρήκε επίσης κάποιες ομοιότητες ανάμεσα στα γονίδια που δραστηριοποιούνται περισσότερο όταν αναδιοργανώνονται τα κύτταρα της μέδουσας και σε γονίδια που έχουν συνδεθεί με τη μακροζωία στον άνθρωπο.
Η παρατήρηση αυτή αφήνει ανοιχτό το ενδεχόμενο να λειτουργούν κοινοί βιολογικοί μηχανισμοί στα δύο είδη.
Πλέον, η Μιλιέτα συνεργάζεται με τον Κολντόμπσκι για να μελετήσουν βαθύτερα τις συγκεκριμένες διεργασίες και να εξετάσουν αν μπορούν να ενεργοποιηθούν σε ανθρώπινα κύτταρα.
Έχουν ήδη βρεθεί από τους επιστήμονες ορισμένες μέθοδοι που προκαλούν σε κύτταρα θηλαστικών διαδικασίες παρόμοιες με την κυτταρική αναζωογόνηση. Η μεταφορά τους, ωστόσο, σε ανθρώπινους ιστούς παραμένει μεγάλη πρόκληση για την επιστήμη.
Η έρευνα γύρω από την Turritopsis dohrnii μπορεί να οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων, πιο αποτελεσματικών μεθόδων.
Η αθανασία της μέδουσας δεν την καθιστά άτρωτη
Παρά τις αξιοσημείωτες ικανότητές της, η αθάνατη μέδουσα μπορεί να πεθάνει. Όπως αναφέρει η Μιλιέτα, ένα μέρος των ζώων που φιλοξενούνται στο εργαστήριό της φαίνεται πως αδυνατεί να αναζωογονηθεί.
Ακόμη και για τις μέδουσες που επιστρέφουν σε ένα νεότερο στάδιο, είναι πιθανό να υπάρχει ανώτατο όριο στο πόσες φορές μπορούν να επαναλάβουν αυτή τη διαδικασία.
Παραμένει άγνωστο αν τελικά πεθαίνουν εξαιτίας της φυσιολογικής γήρανσης, αφού είναι πολύ δύσκολο να διατηρηθούν επί μακρόν σε εργαστηριακό περιβάλλον.
Στη φύση, εξάλλου, η μέδουσα εκτίθεται σε πολλούς κινδύνους. Η έλλειψη πλαγκτού, οι θηρευτές και τα φύκη που ενδέχεται να καλύψουν και να πνίξουν τις αποικίες της αποτελούν πιθανές αιτίες θανάτου.
Το είδος ζει σε διάφορες θαλάσσιες περιοχές παγκοσμίως, από τη Μεσόγειο ως την Καραϊβική και την Ιαπωνία. Κατά την εκτίμηση της Μιλιέτα, η εξαιρετική ανθεκτικότητα της μέδουσας ίσως εξηγεί εν μέρει αυτή την ευρεία εξάπλωση.
Τι αποκαλύπτει η αθάνατη μέδουσα για τη ζωή και τον θάνατο
Η Turritopsis dohrnii δεν έχει μόνο πιθανό ιατρικό ενδιαφέρον, αλλά εγείρει και ένα ευρύτερο φιλοσοφικό ζήτημα: μήπως η γήρανση δεν είναι αναπόφευκτη βιολογική πορεία;
«Είναι παρηγορητικό να σκεφτόμαστε ότι η φύση έχει βρει μια λύση σε ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα της ανθρωπότητας: τη γήρανση και τον θάνατο», αναφέρει η Μιλιέτα.
Ωστόσο, η Μαρία Πασκουάλ-Τόρνερ, ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Θαλάσσιων Επιστημών της Ισπανίας και μέλος της μελέτης του 2022, υπογραμμίζει μια σημαντική αντίφαση.
«Παρότι διαθέτει την ικανότητα να αναζωογονείται και θεωρητικά να μην πεθαίνει από γήρανση, είναι ταυτόχρονα ένας εξαιρετικά ευάλωτος οργανισμός».
Η αθάνατη μέδουσα, όπως επισημαίνει, μας δείχνει πως ζωή και θάνατος είναι άρρηκτα συνδεδεμένες όψεις της ίδιας πραγματικότητας.
Ούτε καν ο οργανισμός που έχει φτάσει πιο κοντά στη βιολογική αθανασία καταφέρνει να αποφύγει πλήρως τον θάνατο.
Η επαναστατική σημασία της μέδουσας δεν βρίσκεται, όμως, στην πιθανότητα να ζει επ’ άπειρον. Το εύρημα είναι ότι ορισμένες κυτταρικές μεταβολές που σχετίζονται με την ηλικία μπορεί να μην είναι τόσο μη αναστρέψιμες όσο θεωρούσαμε.
Αυτή ακριβώς η προοπτική βρίσκεται στο επίκεντρο ενός από τους πιο συναρπαστικούς τομείς της σύγχρονης έρευνας για τη γήρανση.
Πληροφορίες από το BBC
Το άρθρο στο ygeiax.gr: https://www.ygeiax.gr/news/i-athanati-medoysa-nika-ti-giransi-kai-mporei-na-anoixei-ton-dromo-gia-nees-therapeies/26590
