‚Nieśmiertelna meduza’

Czy stara meduza może stać się znowu niemowlakiem?

http://www.eduscience.pl/artyku%C5%82y/czy-stara-meduza-mo%C5%BCe-sta%C4%87-si%C4%99-znowu-niemowlakiem

Tak, bowiem meduza Turritopsis dohrni jest nieśmiertelna. Jest to pierwszy udokumentowany gatunek zwierzęcia, u którego proces starzenia może być odwrócony.

Pod koniec XX wieku doszło do niezwykłego odkrycia. We włoskim laboratorium student biologii morza prowadził badania nad Turritopsis dohrni (wcześniej nazywanym Turritopsis nutricula) – gatunkiem stułbiopława, maleńkiego parzydełkowca żyjącego w Morzu Śródziemnym (ryc. 1). Gatunek, który obserwował charakteryzuje się metagenezą, czyli przemianą pokoleń i występuje w dwóch postaciach: wolno pływającej meduzy rozmnażającej się płciowo lub osiadłego, bezpłciowego polipa. Cykl życiowy stułbiopława rozpoczyna wolno pływająca larwa – planula, która osiada na dnie i daje początek przytwierdzonej do dna kolonii polipów. Kolonia rozrasta się wskutek pączkowania, będącego rozmnażaniem bezpłciowym. Także wskutek pączkowania powstają postaci dorosłe – meduzy, które dorastają do 4,5 mm średnicy, a po osiągnięciu dojrzałości płciowej uwalniają one do wody jaja i plemniki. Po zapłodnieniu, do którego dochodzi w wodzie powstaje zygota, a z niej rozwija się larwa planula (ryc. 2 – część górna). Zwykle rozmnażanie płciowe jest zakończone degeneracją meduzy i śmiercią.

W laboratorium obserwowany był cykl życiowy wspomnianego stułbiopława Turritopsis dohrni. Do pewnego momentu przebiegał on bez niespodzianek – delikatne kolonie polipów hodowane były na szalkach Petriego i karmione drobnymi larwami skorupiaka Artemia salina. Następnie doszło do uwolnienia meduz. Młode meduzy pływały przez kilka dni, nie pobierały jednak pokarmu. W końcu osiadły na dnie szalki i wówczas nastąpił przedziwny proces regresji meduzy. Zanikły czułki i całe ciało uległo kontrakcji. Po kilku dniach dało się zauważyć rosnącą rurkę i powstał zawiązek polipa, z którego wypączkował polip i uformowała się cała kolonia. Cykl życiowy uległ uwstecznieniu (ryc. 3). Początkowo młody naukowiec nie zdawał sobie sprawy z wagi swojego odkrycia.

Po kilkuletnich dalszych badaniach laboratoryjnych zauważono, że jest to pierwszy przypadek organizmu w całym królestwie zwierząt, który na każdym etapie rozwoju w niekorzystnych warunkach (takich jak stres środowiskowy, spadek lub wzrost temperatury, brak pokarmu, starzenie, zranienie), może powrócić do stadium młodocianego i że proces ten może się powtarzać dowolną ilość razy (Piraino i in., 1996). Co ciekawe, moment osiągnięcia dojrzałości płciowej uważany był dotąd za punkt nieodwracalny w rozwoju ontogenicznym (osobniczym) wszystkich żywych organizmów (Stearns, 1992). Autorzy posunęli się do stwierdzenia, że naturalna śmierć organizmu nie dotyczy Turritopsis, u którego odwrócenie cyklu życiowego pozwala uniknąć starzenia się i śmierci, a więc daje potencjalną nieśmiertelność.

To tak jakby człowiek, po wydaniu na świat potomstwa zamiast naturalną koleją rzeczy ulegać starzeniu, wracał do etapu dzieciństwa, przy czym nie byłby już tą samą osobą, a klonem.

Jak to jest możliwe?

Zdolność rozwoju wstecznego zaobserwowana u Turritopsis po raz pierwszy, po dalszych badaniach laboratoryjnych została również wykryta u kolejnego gatunku stułbiopława Laodicea undulata. Zjawisko to jest wyjątkowe, ponieważ dochodzi do całkowitej rearanżacji wyspecjalizowanych struktur i komórek. Proces przeprogramowania i przekształcenia się jednych komórek w inne nosi nazwę transdyferencjacji. Następuje redukcja wszystkich typowych dla meduzy organów i tkanek, za którą podąża wyróżnicowanie się nowych typów komórek specyficznych dla polipa i wykształcenia się planu ciała polipa (ryc. 2 – część dolna). Odwrócenie cyklu życiowego wymaga obecności dwóch typów komórek: komórek eksumbrelli – wypukłej części dzwonu meduzy, które przeobrażają się w komórki ektodermy polipa oraz komórek systemu radialnego, które dają początek komórkom endodermy polipa.

Odkrycie to wskazuje, że Turritopsis jest doskonałym organizmem modelowym do dalszych badań nad czasem trwania cyklu życiowego, mechanizmami starzenia, ewolucyjną biologią rozwoju, różnicowaniem się komórek, a nawet może inicjować nowe badania nad nowotworami i mechanizmami odnowy chorych komórek ciała.

 

Tekst: dr Marta Ronowicz

Bibliografia:

Bavestrello G., Sommer C., Sará M. 1992. Bi-directional conversion in Turritopsis nutricula (Hydrozoa). Scientia Marina 56(2-3): 137-140.

De Vito D., Piraino S., Schmich J., Bouillon J., Boero F. 2005. Evidence of reverse development in Leptomedusae (Cnidaria, Hydrozoa): the case of Laodicea undulata (Forbes and Goodsir 1851). Marine Biology, DOI 10.1007/s00227-005-0182-3.

Kubota S. 2011. Repeating rejuvenation in Turritopsis, an immortal hydrozoan (Cnidaria, Hydrozoa). Biogeography 13: 101–103.

Piraino S. Boero F., Aeschbach B., Schmid V. 1996. Reversing the Life Cycle : Medusae Transforming into Polyps and Cell Transdifferentiation in Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa). Biological Bulletin 190:302-312.

Piraino S., De Vito D., Schmich J., Bouillon J., Boero F. 2004. Reverse development in Cnidaria. Canadian Journal of Zoology 82: 1748-1754.
Stearns S.C. 1992. The evolution of life histories. Oxford University Press, New York.