Czas powoduje, że się starzejemy, i dotyczy to (prawie) wszystkich gatunków zwierząt. Pojawiamy się na świecie, rośniemy, rozmnażamy się, umieramy, i wydaje się, że nie ma to rady. Pisał o tym na naszym blogu Wiesław Seweryn w artykule „Starzenie się, śmierć, nieśmiertelność„. Do niedawna jedynymi znanymi organizmami, które mogą odwrócić proces starzenia, były stułbiopławy (gromada: parzydełkowce, Cnidaria). Kilka gatunków należących do stułbiopławów (popularnie zwanych meduzami), z których najbardziej znanym jest Turritopsis dohrnii, ma zdolność do odwrócenia procesu starzenia, co łączy się z przejściem ze stadium dojrzałego płciowo do niedojrzałego. W sytuacji stresowej takie stułbiopławy mogą odwrócić swój cykl życiowy i przekształcić się w kolonię polipów. Dlatego T. dohrnii został nazwany „nieśmiertelną meduzą” (immortal jellyfish), a zdolność odwracania cyklu życiowego – rozwojem odwróconym (reverse development). Dziś znamy kilkanaście gatunków zwierząt, u których takie zjawisko występuje. Są to jednak wyłącznie parzydełkowce oraz tasiemiec bąblowcowy (Echinococcus granulosos), który należy do płazińców (Platyhelmintha). W listopadzie 2024 r. Joan J. Soto-Anger i Paweł Burkhardt z Uniwersytetu w Bergen w artykule opublikowanym w Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States (PNAS) pokazali, że żebropław Mnemiopsis leidyi jest w stanie zatrzymać proces starzenia i powrócić do formy larwalnej. Żebropławy (Ctenophora) to dwuwarstwowe zwierzęta bezkręgowe wielkości od 1 mm do 1,5 m. Są drapieżnikami, żyją w morzach, znanych jest ok. 100 gatunków. Używają orzęsionych płytek grzebieniowych do poruszania się, mogą też świecić w nocy. Rozmnażają się płciowo, są obojnakami, a z zapłodnionych jaj powstają larwy nazywane cydippidami, które po ok. 2 tygodniach przekształcają się w formy dorosłe. Cechą charakterystyczną larw są czułki, które służą do łapania pokarmu. Jest to przede wszystkim plankton, czyli drobne organizmy morskie. U dorosłych żebropławów czułki zanikają, a pojawiają się płaty (lobes). Dzięki nim dorosłe żebropławy mogą łapać większą zdobycz, np. skorupiaki albo małe ryby (Ryc. 1).
Ryc. 1. Cykl życiowy żebropława Mnemiopsis leidyi. Dorosłe osobniki mają płaty (lobes), które służą im do łapania pokarmu. Produkują jaja i plemniki, z których po zapłodnieniu powstają embriony (ok. 150 µm), a z nich larwy (cydippid, ok. 5 mm). Ich charakterystyczną cechą są długie czułki, którymi łapią pokarm. Larwy przekształcają się w formy dorosłe w ciągu 2 tygodni. W tym czasie ich ciało się wydłuża do 6-18 cm, czułki zanikają, a powstają płaty. Według: Blanchoud S, Galliot B, editors. Whole-Body Regeneration: Methods and Protocols. New York (NY): Humana, 2022. Licencja CC BY 4.0.
Kiedy jednak w morzu brakuje pożywienia albo kiedy żebropław utraci płat służący do łapania pokarmu, potrafi zatrzymać swój rozwój i zmienić się z powrotem w larwę. Jego rozmiar wtedy znacznie się zmniejsza, traci charakterystyczne dla dorosłych osobników płaty, a w ich miejscu pojawiają się czułki. Taki mały żebropław potrzebuje znacznie mniej pożywienia i być może to leży u podstaw odwróconego rozwoju? Jeżeli nie ma ryb, to zawsze można się żywić planktonem. To samo może dotyczyć sytuacji, w której żebropław nie może chwytać ryb, bo jego ciało zostało uszkodzone (Ryc. 2).
Ryc. 2. Rozwój normalny i odwrócony u żebropława M. leidyi. Według: Soto-Angel J.S., Burkhardt P., Proc. Nat. Acad. SCI. USA 2024, 121: e2411499121. Licencja CC BY 4.0.
Jakie mogą być molekularne podstawy tego zjawiska? U stułbiopława T. dohrnii jest to wynikiem procesu zwanego transróżnicowaniem (transdifferentiation), który polega na przeprogramowaniu komórek macierzystych. Dzięki temu procesowi komórki mogą przekształcać się nie tylko w komórki tego samego typu (np. komórki mięśniowe w inne komórki mięśniowe), ale także w różne inne rodzaje komórek (np. w komórki nerwowe). Prawdopodobnie z podobnym procesem mamy do czynienia także u żebropławów. Być może uproszczony system nerwowy, który zespół Pawła Burkhardta odkrył ostatnio u żebropława M. leidyi, ma z tym coś wspólnego? Układ ten opiera się nie na synapsach, czyli połączeniach między komórkami nerwowymi, tylko stanowi siatkę połączonych z sobą komórek. Układ taki działa wprawdzie wolniej niż „klasyczny” układ nerwowy, ale za to ma prostszą budowę i zużywa mniej energii. Być może jest łatwiejszy do regeneracji i przekształcania, bo wiadomo, że klasyczne neurony regeneruje się trudno. Wiedzą o tym dobrze osoby, u których doszło do uszkodzenia rdzenia kręgowego.
Tak więc żebropławy mają zagadkową umiejętność odmładzania się w odpowiedzi na stresowe sytuacje. Gdybyśmy więcej wiedzieli o tym, jak dokładnie taki proces zachodzi (a także, czy można go uruchomić u człowieka), to stanęlibyśmy u progu wiecznego życia (i wiecznej młodości). Ale czy wieczne życie to naprawdę taka wspaniała rzecz? Stanisław Lem dał na to odpowiedź w opowiadaniu II z cyklu „Ze Wspomnień Ijona Tichego”, w którym profesor Decantor zabił swoją żonę, żeby odtworzyć wszystkie połączenia nerwowe jej mózgu w pewnym krysztale, który tym samym stał się czymś w rodzaju nieśmiertelnej duszy. Co było dalej? Odsyłam do książki.
Literatura dodatkowa
Odwrócony rozwój u żebropławów
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2411499121
Jak różne organizmy spowalniają starzenie
https://link.springer.com/article/10.1007/s00018-020-03658-w