Безсмъртната медуза е способна да върне жизнения си цикъл назад, за да се подмлади отново. Учените разкриват клетъчните ѝ тайни, за да открият начини, по които човешките клетки също биха могли да се подмладят.

Малката полупрозрачна медуза Turritopsis dohrnii е изненадващо трудна за убиване. Морският биолог Мария Миглиета от Тексаския университет A&M в Галвестън ги е рязала, варила, гладувала, препълвала аквариумите им със сол или ги е пускала в прясна вода – но хитрите създания сякаш всеки път мамят смъртта.

Под принуда те спират на място и падат на дъното на аквариума си. Тогава се случва нещо изумително: животните се трансформират в кълба от клетки, които нямат никаква прилика с пипалата-чадър на възрастните медузи, известни като медузи. В рамките на един до три дни, структура, наречена полип – ранен жизнен етап на медузата – се отделя от тази кълбо от клетки и след това се разраства в колония, която в крайна сметка ще покълне нови медузи.

„От една медуза, която не умира, се получава колония, която може да образува стотици други“, казва Миглиета. И всяка една от тези нови медузи по принцип може да се подмладява по същия начин – показвайки привидно безкраен капацитет да се върне назад към младостта.

Миглиета и други учени сега изучават генетичните и молекулярните процеси, които правят възможен смъртоносния подвиг на Turritopsis dohrnii . Чрез разкриването на тези тайни, учените се надяват евентуално да проучат дали могат да задействат подобни процеси и при хората. Целта не е възрастните хора да се превърнат обратно в бебета, в стил Бенджамин Бътън – идея, която е здраво в сферата на научната фантастика – а да се принудят клетките и тъканите да се върнат в по-млади състояния, за да заздравяват рани и да лекуват свързаните с възрастта заболявания.

Успокояващо е да мислим, че природата е намерила решение на един от основните проблеми на човечеството: стареенето и смъртта – Мария Миглиета

„Светият граал на подобно нещо, според мен, би била регенеративната биология: опитът да се обърне свързаната със стареенето дегенерация или разграждане“, казва Майкъл Колдобски, детски онколог и лекар-учен в университета „Джонс Хопкинс“. „Далеч сме от овладяването на това в полза на човечеството, но мисля, че разбирането на организмите, които са развили тези процеси преди милиони години, би могло наистина да се отплати.“

Изображение от 19-ти век изобразява T. dohrnii, преди да бъде открит необикновеният характер на жизнения му цикъл (Снимка: Alamy)

Регенеративните способности на Turritopsis dohrnii са открити за първи път през 1992 г. от италиански учен, който е държал животните в лабораторията и е забравил да ги нахрани през уикенда. Очаквайки да ги намери мъртви, когато се е върнал, „вместо това е открил нови полипи в контейнера“, казва Миглиета.

Скоро биологът Стефано Пираино от италианския университет в Саленто започнал да се интересува от това, което е направило възможно това подмладяване. С развитието на ембрионите, така наречените стволови клетки се размножават и трансформират в нервни клетки, мускулни клетки и различни други видове клетки, които изграждат тялото. Обикновено те остават в този конкретен тип клетки, докато остареят и умрат. Но Пираино открил, че по време на подмладяването на безсмъртната медуза, определени тъкани в медузата претърпяват процес на „трансдиференциация“ , при който се връщат обратно към състояние на стволови клетки и след това се специализират в други видове клетки.

„Възрастните клетки стават „недиференцирани“ и се превръщат в нещо друго, което е необходимо за образуването на полипа“, казва Миглиета, която е работила в лабораторията на Пираино.

Способността на Turritopsis dohrnii да се подмладява му е спечелила прякора „безсмъртна медуза“. Доколкото е известно на учените, тя е уникална в животинското царство. Докато някои гущери, червеи и земноводни могат да възстановят загубени или наранени части от тялото, никой не се доближава до превръщането на възрастни тела обратно в бебета. Turritopsis dohrnii е забележителна демонстрация, че стареенето и смъртността не винаги са биологична неизбежност (въпреки че учените не могат да изключат, че в крайна сметка не умира по естествен път).

Генетични улики

Днес Миглиета и други работят по анализиране на генетичните процеси, които позволяват на клетките да се връщат назад във времето. Крайната мечта, казва Колдобски, би била да се идентифицира молекулярният „превключвател“, който контролира този процес. Ако същият контролен превключвател съществува и при хората, тогава може би той може да бъде задействан, за да принуди човешките клетки да достигнат по-млади състояния. Ако е възможно, това би могло да ускори заздравяването на рани или увредени тъкани след инсулти или инфаркти или дори да обърне щетите, които настъпват при възрастово обусловена загуба на зрение или невродегенерация, която се случва при болестта на Алцхаймер.

„Няма да се свием отново до ембрион и да започнем отново“, казва той, „но на ниво органи и тъкани, мисля, че това е много възможно.“

Изследването е ново, но вече започва да разкрива някои улики. В проучване от 2022 г. екип от изследователи сравнява гените на Turritopsis dohrnii и сроден вид, за който не е известно, че се подмладява – макар че е трудно да се каже със сигурност , че не е способен да го прави, тъй като много медузи са недостатъчно проучени, казва молекулярният биолог и биоинформатик Виктор Кесада от Университета в Овиедо в Испания.

В сравнение с другите видове, ДНК-то на Turritopsis dohrnii съдържало повече копия на гени, които произвеждат протеини, помагащи за поправянето на мутации и други видове увреждания на ДНК, които се натрупват с възрастта. Безсмъртната медуза имала и повече копия на гени, които произвеждат протеини, участващи в поддържането на структури, наречени теломери – малки капачки в края на ДНК веригите, които предпазват генетичния материал от увреждане. Обикновено теломерите се скъсяват с възрастта, което прави ДНК-то по-податливо на увреждане, но подобрената способност на безсмъртната медуза да ги поправя може да е един от ключовете за нейното дълголетие, казва Кесада.

Това е само началото на разбирането на тайните на стратегията за подмладяване на Turritopsis dohrnii и дали някой от нейните аспекти може да се приложи към хората, казва Кесада.

„При много заболявания приемаме, че няма път назад“, казва той. „Може би има път назад, ако [научим] достатъчно за… как работят тези механизми.“

Безсмъртните медузи „полипи“ са ранен етап от живота, в който след това се появяват малки медузи (Снимка: Davide Maggioni/ Miglietta lab at Texas A&M Galveston)

Междувременно Миглиета сравнява гените, активирани в различните етапи от живота на Turritopsis dohrnii , и изследва тези, които се активират само по време на стадия на кълбовидна киста, където клетките обръщат съдбата си и след това създават нови полипи. „Това може да е индикация, че тези гени участват в този уникален процес“, казва тя.

В изследвания от 2019 и 2021 г. тя и нейните колеги откриха повишена активност на мистериозни гени с неизвестни функции, но също и такива, участващи в поправянето на ДНК и поддържането на теломерите.

Друго предварително проучване на Миглиета установи, че има известно припокриване в гените, които се свръхактивират в стадия на киста, и гените, които са свързани с дълголетието при хората. Това подчертава идеята, че може да има общи пътища между двата вида, казва Миглиета.  

Миглиета сега си сътрудничи с Колдобски, за да разбере по-добре тези процеси и евентуално да проучи дали те могат да бъдат индуцирани в човешки клетки. Учените вече са открили определени начини за индуциране на процеси, подобни на подмладяване, в клетки на бозайници, но прилагането им към човешки тъкани се оказа трудно. Може би изучаването на Turritopsis dohrnii ще разкрие други, по-ефективни начини за това, се надява Колдобски. 

Крехкостта на безсмъртен организъм

Освен потенциалните си практически ползи в медицината, Turritopsis dohrnii предлага и по-философски уроци. „Успокояващо е да се мисли, че природата е намерила решение на един от основните проблеми на хората: стареенето и смъртта“, казва Миглиета. И наистина, тя подозира, че невероятната устойчивост на Turritopsis dohrnii е една от причините, поради които видът е станал толкова широко разпространен в световните океани, от Средиземно море до Карибите и Япония. 

Но макар да изглежда непобедима, безсмъртната медуза е и крехка. Миглиета казва, че в нейната лаборатория има известна част от животните, които изглежда неспособни да се подмладяват. А сред тези, които го правят, може да има евентуално ограничение за броя пъти, в които могат да се подмладяват, преди да умрат от старост. Трудно е да се каже със сигурност, защото е трудно да се поддържа видът за дълги периоди в лабораторията, тъй като изглежда изисква специфични условия, за да оцелее. А в дивата природа има много неща, които вероятно ги убиват – включително променливата наличност на храна за планктон, хищници или водорасли, които задушават колониите от медузи.

Като такава, безсмъртната медуза предлага важен урок, казва Мария Паскуал-Торнер от Испанския институт по морски науки, която е провела изследването през 2022 г. с Кесада. „Въпреки че има способността да се подмладява и теоретично да не умира от стареене, тя е едновременно с това и изключително уязвим организъм“, казва тя. „Безсмъртната медуза ни напомня също, че животът и смъртта са неразделни части от една и съща реалност.“ С други думи, дори най-безсмъртният организъм в природата трябва да се изправи пред смъртта.