Η μικροσκοπική μέδουσα Turritopsis dohrnii μπορεί να επιστρέφει σε νεότερα στάδια της ζωής της. Οι επιστήμονες μελετούν τα γενετικά της μυστικά, αναζητώντας τρόπους αναζωογόνησης των ανθρώπινων κυττάρων και αντιμετώπισης ασθενειών που σχετίζονται με τη γήρανση.
Επιμέλεια: Μάνος Σιγανός
Η γήρανση θεωρείται αναπόφευκτο μέρος της ζωής. Ωστόσο, ένα μικροσκοπικό θαλάσσιο πλάσμα φαίνεται να αμφισβητεί αυτή τη βιολογική πραγματικότητα. Πρόκειται για τη μέδουσα Turritopsis dohrnii, γνωστή και ως «αθάνατη μέδουσα», η οποία διαθέτει μια εκπληκτική ικανότητα: όταν αντιμετωπίζει αντίξοες συνθήκες, μπορεί να αντιστρέφει τον κύκλο ζωής της και να επιστρέφει σε ένα νεότερο αναπτυξιακό στάδιο.
Αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον επιστημόνων από όλο τον κόσμο, οι οποίοι προσπαθούν να κατανοήσουν τους γενετικούς και κυτταρικούς μηχανισμούς που το καθιστούν εφικτό. Ο απώτερος στόχος δεν είναι να μετατρέψουν τους ηλικιωμένους ανθρώπους σε παιδιά, όπως στην ταινία του Μπέντζαμιν Μπάτον, αλλά να ανακαλύψουν τρόπους με τους οποίους τα ανθρώπινα κύτταρα και οι ιστοί θα μπορούσαν να ανακτούν τα νεότερα χαρακτηριστικά τους, συμβάλλοντας στην επούλωση τραυμάτων και στην αντιμετώπιση ασθενειών της τρίτης ηλικίας.
Η μέδουσα που είναι πολύ σκληρή για να πεθάνει
Η θαλάσσια βιολόγος Μαρία Μιλιέτα (Maria Miglietta), από το Πανεπιστήμιο Texas A&M στο Γκάλβεστον, έχει πραγματοποιήσει πολυάριθμα πειράματα με αυτές τις μικροσκοπικές, σχεδόν διάφανες μέδουσες.
Τις έχει κόψει, βράσει, αφήσει χωρίς τροφή, εκθέσει σε υπερβολικά αλμυρό νερό και μεταφέρει σε γλυκό νερό. Παρά τις ακραίες αυτές δοκιμασίες, τα ζώα φαίνεται να διαθέτουν έναν εντυπωσιακό μηχανισμό επιβίωσης.
Όταν βρεθούν σε συνθήκες έντονου στρες, σταματούν να κινούνται και βυθίζονται στον πυθμένα. Στη συνέχεια συμβαίνει κάτι αξιοθαύμαστο: το σώμα τους μετατρέπεται σε μια μικρή μάζα κυττάρων, η οποία δεν θυμίζει καθόλου την χαρακτηριστική μορφή της ενήλικης μέδουσας, με την ομπρέλα και τα πλοκάμια.
Μέσα σε μία έως τρεις ημέρες, από αυτή τη μάζα αναπτύσσεται ένα είδος πολύποδα, δηλαδή ένα πρώιμο στάδιο ζωής της μέδουσας. Ο πολύποδας δημιουργεί στη συνέχεια μια αποικία, από την οποία μπορούν να προκύψουν νέες μέδουσες.
«Από μία μέδουσα που δεν πεθαίνει, δημιουργείται μια αποικία η οποία μπορεί να παράγει εκατοντάδες άλλες», εξηγεί η Μιλιέτα.
Κάθε μία από αυτές τις νέες μέδουσες μπορεί, θεωρητικά, να επαναλάβει την ίδια διαδικασία, αποκτώντας μια φαινομενικά απεριόριστη δυνατότητα επιστροφής στη νεότητα.
Η ανακάλυψη που άλλαξε όσα γνωρίζαμε για τη γήρανση
Η εκπληκτική αναγεννητική ικανότητα της Turritopsis dohrnii αναφέρθηκε για πρώτη φορά το 1992, όταν ένας Ιταλός επιστήμονας, ο οποίος διατηρούσε τις μέδουσες στο εργαστήριό του, ξέχασε να τις ταΐσει ένα Σαββατοκύριακο.
Όταν επέστρεψε, περίμενε να τις βρει νεκρές. Αντί γι’ αυτό, ανακάλυψε νέους πολύποδες μέσα στο δοχείο.
Η παρατήρηση αυτή οδήγησε σε μια σειρά ερευνών, με πρωτοπόρο τον βιολόγο Στέφανο Πιράινο (Stefano Piraino), από το Πανεπιστήμιο του Σαλέντο στην Ιταλία.
Ο Πιράινο διαπίστωσε ότι, κατά τη διαδικασία αναζωογόνησης της μέδουσας, ορισμένοι ιστοί υφίστανται μια κυτταρική μεταβολή γνωστή ως δια-διαφοροποίηση (transdifferentiation).
Κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη, τα βλαστοκύτταρα πολλαπλασιάζονται και διαφοροποιούνται σε νευρικά, μυϊκά και άλλα εξειδικευμένα κύτταρα. Συνήθως, αυτά τα κύτταρα διατηρούν την εξειδικευμένη ταυτότητά τους μέχρι να γεράσουν και να πεθάνουν.
Στην περίπτωση της “αθάνατης μέδουσας, όμως, ορισμένα ώριμα κύτταρα φαίνεται να επιστρέφουν σε μια λιγότερο διαφοροποιημένη κατάσταση και στη συνέχεια να αποκτούν νέα 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.
Η ικανότητα αυτή χάρισε στο είδος το προσωνύμιο «αθάνατη μέδουσα».
Παρότι ορισμένες σαύρες, σκουλήκια και αμφίβια μπορούν να αναγεννούν χαμένα ή τραυματισμένα μέλη του σώματός τους, κανένα άλλο γνωστό ζώο δεν παρουσιάζει αντίστοιχη ικανότητα επιστροφής ολόκληρου του ενήλικου οργανισμού σε πρώιμο αναπτυξιακό στάδιο.
Μπορεί το μυστικό της μέδουσας να εφαρμοστεί στον άνθρωπο;
Οι επιστήμονες προσπαθούν πλέον να αποκαλύψουν τους γενετικούς μηχανισμούς 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, θεωρεί ότι ο μεγάλος στόχος αυτής της επιστημονικής προσπάθειας είναι η αναγεννητική βιολογία.
«Το ιδανικό θα ήταν να μπορέσουμε να αντιστρέψουμε τον εκφυλισμό και τη φθορά που προκαλεί η γήρανση», επισημαίνει.
Αν εντοπιστεί ο μοριακός «διακόπτης» που ελέγχει αυτή τη διαδικασία και διαπιστωθεί ότι υπάρχει αντίστοιχος μηχανισμός στον άνθρωπο, ενδεχομένως να καταστεί δυνατό να ενεργοποιηθεί, ώστε ανθρώπινα κύτταρα να επιστρέφουν σε πιο… νεανικές εκφάνσεις.
Μια τέτοια εξέλιξη θα μπορούσε θεωρητικά να συμβάλει στην ταχύτερη επούλωση τραυμάτων ή στην αποκατάσταση ιστών που έχουν υποστεί βλάβες έπειτα από εγκεφαλικά επεισόδια και εμφράγματα.
Θα μπορούσε ακόμη να ανοίξει νέους ερευνητικούς δρόμους για την αντιμετώπιση της απώλειας όρασης που συνδέεται με την ηλικία ή των νευροεκφυλιστικών βλαβών που παρατηρούνται στη νόσο Αλτσχάιμερ.
Ωστόσο, οι προοπτικές αυτές παραμένουν θεωρητικές και απέχουν πολύ από την κλινική εφαρμογή.
«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.
Τα γονίδια που προστατεύουν από τη φθορά του χρόνου
Μια σημαντική ένδειξη προέκυψε από μελέτη που δημοσιεύθηκε το 2022. Οι ερευνητές συνέκριναν το γενετικό υλικό της Turritopsis dohrnii με εκείνο ενός συγγενικού είδους μέδουσας, για το οποίο δεν είναι γνωστό ότι διαθέτει την ίδια αναγεννητική ικανότητα.
Σύμφωνα με τον μοριακό βιολόγο και βιοπληροφορικό Βίκτορ Κεσάδα (Victor Quesada), από το Πανεπιστήμιο του Οβιέδο στην Ισπανία, η αθάνατη μέδουσα διαθέτει περισσότερα αντίγραφα ορισμένων γονιδίων που σχετίζονται με την επιδιόρθωση του DNA.
Αυτά τα γονίδια συμβάλλουν στην παραγωγή πρωτεϊνών που αποκαθιστούν μεταλλάξεις και άλλες βλάβες του γενετικού υλικού, οι οποίες συσσωρεύονται με την ηλικία.
Οι επιστήμονες εντόπισαν επίσης περισσότερα αντίγραφα γονιδίων που συμμετέχουν στη διατήρηση των τελομερών.
Τα τελομερή είναι προστατευτικές δομές στα άκρα των χρωμοσωμάτων, οι οποίες προστατεύουν το γενετικό υλικό από τη φθορά. Φανταστείτε τα σαν τα προστατευτικά που βρίσκονται στις άκρες των κορδονιών των παπουτσιών σας που τα προστατεύουν από το να ξεφτίσουν. Καθώς γερνάμε, τα τελομερή συνήθως μικραίνουν, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η ευαλωτότητα του DNA σε βλάβες.
Η ενισχυμένη ικανότητα της μέδουσας να διατηρεί και να επιδιορθώνει αυτές τις δομές ενδέχεται να αποτελεί ένα από τα μυστικά της εξαιρετικής αναγεννητικής της ικανότητας.
«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.
Τι δείχνουν οι νεότερες γενετικές έρευνες
Η Μιλιέτα και οι συνεργάτες της εξετάζουν πλέον ποια γονίδια ενεργοποιούνται στα διαφορετικά στάδια της ζωής της μέδουσας.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η φάση κατά την οποία το ζώο μετατρέπεται σε μια σφαιρική κυτταρική μάζα. Σε αυτό το στάδιο, τα κύτταρα αλλάζουν αναπτυξιακή πορεία και δημιουργούν νέους πολύποδες.
Η ερευνητική ομάδα προσπαθεί να εντοπίσει γονίδια που ενεργοποιούνται αποκλειστικά κατά τη συγκεκριμένη διαδικασία.
Σε μελέτες που πραγματοποιήθηκαν το 2019 και το 2021, οι επιστήμονες διαπίστωσαν αυξημένη δραστηριότητα γονιδίων με άγνωστη ακόμη λειτουργία, αλλά και γονιδίων που σχετίζονται με την επιδιόρθωση του DNA και τη διατήρηση των τελομερών.
Μια άλλη, προκαταρκτική μελέτη της Μιλιέτα εντόπισε ορισμένες ομοιότητες μεταξύ των γονιδίων που παρουσιάζουν αυξημένη δραστηριότητα κατά τη φάση της κυτταρικής αναδιοργάνωσης της μέδουσας και γονιδίων που έχουν συσχετιστεί με τη μακροζωία στον άνθρωπο.
Το εύρημα υποδηλώνει ότι ενδέχεται να υπάρχουν κοινοί βιολογικοί μηχανισμοί ανάμεσα στα δύο είδη.
Η Μιλιέτα συνεργάζεται πλέον με τον Κολντόμπσκι, προκειμένου να κατανοήσουν καλύτερα αυτές τις διεργασίες και να διερευνήσουν εάν μπορούν να ενεργοποιηθούν σε ανθρώπινα κύτταρα.
Οι επιστήμονες έχουν ήδη ανακαλύψει ορισμένους τρόπους πρόκλησης διαδικασιών που μοιάζουν με κυτταρική αναζωογόνηση σε κύτταρα θηλαστικών. Ωστόσο, η εφαρμογή τους σε ανθρώπινους ιστούς εξακολουθεί να αποτελεί μεγάλη επιστημονική πρόκληση.
Η μελέτη της Turritopsis dohrnii ίσως αποκαλύψει νέες και αποτελεσματικότερες προσεγγίσεις.
Η αθανασία δεν σημαίνει ότι δεν μπορεί να πεθάνει
Παρά τις εντυπωσιακές δυνατότητές της, η αθάνατη μέδουσα δεν είναι πραγματικά άτρωτη.Η Μιλιέτα επισημαίνει ότι ένα ποσοστό των ζώων που διατηρούνται στο εργαστήριό της φαίνεται να μην μπορεί να αναζωογονηθεί.
Επιπλέον, ακόμη και στις μέδουσες που καταφέρνουν να επιστρέψουν σε νεότερο στάδιο ζωής, ενδέχεται να υπάρχει ένα όριο στον αριθμό των επαναλήψεων της διαδικασίας.
Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη εάν τελικά πεθαίνουν από φυσιολογική γήρανση, καθώς η μακροχρόνια διατήρησή τους σε εργαστηριακές συνθήκες είναι ιδιαίτερα δύσκολη.
Στο φυσικό τους περιβάλλον, άλλωστε, αντιμετωπίζουν πολλούς κινδύνους. Η έλλειψη πλαγκτού, οι θηρευτές και τα φύκη που μπορούν να καλύψουν και να πνίξουν τις αποικίες τους αποτελούν πιθανές αιτίες θανάτου.
Η μέδουσα απαντάται σε πολλές θαλάσσιες περιοχές του πλανήτη, από τη Μεσόγειο μέχρι την Καραϊβική και την Ιαπωνία. Η Μιλιέτα εκτιμά ότι η εξαιρετική ανθεκτικότητά της ίσως συμβάλλει στην ευρεία γεωγραφική της εξάπλωση.
Τι μας διδάσκει η αθάνατη μέδουσα για τη ζωή και τον θάνατο
Πέρα από τις πιθανές ιατρικές εφαρμογές, η Turritopsis dohrnii θέτει και ένα βαθύτερο φιλοσοφικό ερώτημα: είναι πράγματι η γήρανση μια αναπόφευκτη βιολογική διαδικασία;
«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.
Η Μαρία Πασκουάλ-Τόρνερ, από το Ινστιτούτο Θαλάσσιων Επιστημών της Ισπανίας, η οποία συμμετείχε στη μελέτη του 2022, επισημαίνει ωστόσο μια σημαντική αντίφαση.
«Παρότι διαθέτει την ικανότητα να αναζωογονείται και θεωρητικά να μην πεθαίνει από γήρανση, είναι ταυτόχρονα ένας εξαιρετικά ευάλωτος οργανισμός».
Όπως τονίζει, η αθάνατη μέδουσα μάς υπενθυμίζει ότι η ζωή και ο θάνατος αποτελούν αδιαχώριστες πλευρές της ίδιας πραγματικότητας.
Ακόμη και ο οργανισμός που έχει πλησιάσει περισσότερο στην έννοια της βιολογικής αθανασίας δεν μπορεί να ξεφύγει εντελώς από τον θάνατο.
Το πραγματικά επαναστατικό στοιχείο, όμως, δεν είναι ότι η μέδουσα μπορεί να ζει για πάντα. Είναι ότι δείχνει πως ορισμένες κυτταρικές αλλαγές που συνδέονται με την ηλικία ίσως δεν είναι τόσο μη αναστρέψιμες όσο πιστεύαμε.
Και αυτή ακριβώς η δυνατότητα αποτελεί ένα από τα πιο συναρπαστικά πεδία της σύγχρονης έρευνας για τη γήρανση.
Με πληροφορίες από το BBC