Dalsza część tekstu poniżej.
Turritopsis dohrnii, czyli "nieśmiertelna meduza"
Turritopsis dohrnii jest niewielkim, półprzezroczystym przedstawicielem parzydełkowców. Rozgłos przyniosła mu zdolność, której naukowcy nie obserwują w tej samej formie u innych zwierząt - dorosły osobnik może przekształcić się w skupisko komórek, a następnie wrócić do stadium polipa, czyli wcześniejszego etapu swojego rozwoju.
To właśnie ta właściwość sprawiła, że gatunek zaczął być nazywany "nieśmiertelną meduzą". Określenie jest jednak skrótem myślowym. Nie oznacza, że zwierzęcia nie można zabić, że jest odporne na wszystkie choroby ani że każdy osobnik będzie żył bez końca. Meduza może paść ofiarą drapieżnika, infekcji lub fizycznego uszkodzenia. Jej wyjątkowość polega na możliwości wielokrotnego cofania własnego cyklu życiowego.
Zdolność regeneracyjna Turritopsis dohrnii została opisana po raz pierwszy w 1992 roku. Do obserwacji doszło podczas badań laboratoryjnych prowadzonych przez włoskiego naukowca. Zwierzęta pozostawiono bez pokarmu na weekend, dlatego po powrocie badacz spodziewał się znaleźć martwe osobniki. Stało się inaczej. W pojemniku pojawiły się polipy, co wskazywało, że meduzy nie umarły w zwykły sposób, ale cofnęły się do wcześniejszego stadium rozwoju. Obserwacja zapoczątkowała badania nad biologicznymi podstawami tego zjawiska.
Świadkiem podobnego doświadczenia była biolog Maria Miglietta z Texas A&M University w Galveston, która badała zachowanie Turritopsis dohrnii w skrajnie niekorzystnych warunkach. Meduzy były między innymi pozbawiane pokarmu, poddawane działaniu wysokiej temperatury, umieszczane w nadmiernie zasolonej wodzie lub przenoszone do wody słodkiej. Badaczka obserwowała również reakcje osobników na poważne uszkodzenia ciała.
W odpowiedzi na stres zwierzęta zatrzymywały się i opadały na dno zbiornika. Ich charakterystyczna, przypominająca parasol postać z czułkami zanikała. Meduza przekształcała się w kuliste skupisko komórek, które nie przypominało już dorosłego organizmu.
Następny etap zachodził stosunkowo szybko. W ciągu jednego do trzech dni ze skupiska komórek powstawał polip. To forma związana z wczesną fazą życia meduzy, przytwierdzona do podłoża i zdolna do rozwoju w kolonię. Z kolonii mogą następnie wyłaniać się nowe dorosłe osobniki.
- Z jednej meduzy, która nie umiera, powstaje kolonia, która może utworzyć setki kolejnych - mówi Maria Miglietta.
Każdy z powstałych w ten sposób osobników może potencjalnie ponownie przejść podobny proces. W teorii tworzy to cykl, który ma szansę być wielokrotnie powtarzany, o ile meduza nie zostanie wcześniej zabita przez czynniki zewnętrzne.
Zdolności regeneracyjne występują także u innych organizmów. Niektóre jaszczurki odtwarzają ogony, płazy regenerują kończyny, a określone gatunki robaków potrafią odbudowywać znaczną część ciała. Są to jednak procesy polegające głównie na naprawie lub odtworzeniu utraconych struktur. W przypadku Turritopsis dohrnii dochodzi do znacznie szerszej reorganizacji dorosłego organizmu i powrotu do młodocianej formy.
- Pocieszające jest to, że natura znalazła rozwiązanie jednego z głównych problemów ludzkości: starzenia się i śmierci - zaznacza Maria Miglietta.
Czy możemy oszukać proces starzenia? Badania nad "nieśmiertelną meduzą" szansą dla ludzkości
Najważniejszym zadaniem badaczy jest obecnie ustalenie, co dokładnie dzieje się wewnątrz komórek meduzy. Sam opis kolejnych etapów przemiany nie wystarcza. Aby myśleć o jakimkolwiek wykorzystaniu tego zjawiska w medycynie, trzeba poznać geny, białka i szlaki sygnałowe kontrolujące cały proces.
Komórki dorosłego organizmu są wyspecjalizowane. Pełnią określone funkcje i zwykle nie zmieniają swobodnie swojej tożsamości. Tymczasem podczas przemiany Turritopsis dohrnii muszą zostać przeorganizowane w taki sposób, aby mogły utworzyć struktury charakterystyczne dla wcześniejszej fazy życia.
Badania nad meduzą nie mają prowadzić do dosłownego cofnięcia starszej osoby do dzieciństwa. Taki scenariusz pozostaje domeną fantastyki. Realnym kierunkiem jest próba przywracania młodszych właściwości konkretnym komórkom i tkankom, bez zmiany całego organizmu oraz tożsamości człowieka.
- Nie zamierzamy znowu zmniejszać się do poziomu zarodka i zaczynać od nowa, ale na poziomie narządów i tkanek myślę, że jest to bardzo możliwe - mówi Michael Koldobskiy, onkolog dziecięcy oraz naukowiec z Johns Hopkins University.
Medycyna regeneracyjna koncentrowałaby się raczej na wydłużeniu okresu życia w zdrowiu, poprawie działania uszkodzonych narządów oraz leczeniu następstw urazów i chorób.
Lista potencjalnych zastosowań jest szeroka, choć na obecnym etapie pozostaje przede wszystkim zbiorem kierunków badawczych. Jednym z nich jest przyspieszenie gojenia ran. Starsze komórki często wolniej odbudowują uszkodzone struktury, dlatego przywrócenie im części młodzieńczych właściwości mogłoby wspierać regenerację skóry i innych tkanek.
Podobny mechanizm mógłby znaleźć zastosowanie po zawale serca. Mięsień sercowy ma ograniczone możliwości odbudowy, a obumarłe komórki są zastępowane tkanką bliznowatą. Naukowcy chcieliby wiedzieć, czy odpowiednio sterowana zmiana stanu komórkowego pozwoliłaby zwiększyć zdolność narządu do naprawy.
Kolejnym obszarem są uszkodzenia powstające po udarze mózgu. Niedotlenienie prowadzi wówczas do obumierania neuronów i trwałych zaburzeń neurologicznych. Możliwość bezpiecznego pobudzenia procesów regeneracyjnych mogłaby w przyszłości uzupełniać rehabilitację i inne metody leczenia.
Badacze biorą również pod uwagę choroby związane ze starzeniem się układu nerwowego, w tym neurodegenerację występującą w chorobie Alzheimera. Osobnym kierunkiem jest przeciwdziałanie utracie wzroku związanej z wiekiem. W każdym z tych przypadków wyzwaniem byłoby odmłodzenie lub odtworzenie wybranych komórek bez zakłócania pracy całej tkanki.
- Jesteśmy jeszcze daleko od wykorzystania tego dla dobra ludzkości, ale myślę, że zrozumienie organizmów, które rozwinęły te procesy miliony lat temu, może potencjalnie przynieść ogromne korzyści - zaznacza Michael Koldobskiy.
Zobacz także:
- Bohaterski wyczyn myszy. Czy gryzonie potrafią przeprowadzić reanimację?
- Czy da się pozyskać energię z ludzkiego ciała? Badacze nie mają wątpliwości
- Polskie obserwatorium astronomiczne w Chile. Co robią tam nasi specjaliści?