Секрет медузы, способной повернуть время вспять
Многие организмы изучались из-за способности замедлять старение, но крошечный гидроидный полип, обитающий в тёплых водах Средиземного моря, пошёл гораздо дальше: когда его жизни угрожает опасность, Turritopsis dohrnii способна буквально обратить свои биологические часы вспять. Меньше ногтя и почти прозрачная, эта морская обитательница получила в научном мире яркое прозвище — "бессмертная медуза".
Внешний вид и среда обитания
Зонтикообразное тело (медуза) взрослой особи Turritopsis dohrnii обычно достигает всего 4-5 миллиметров в диаметре, хотя отдельные особи вырастают до 9 миллиметров. Тело стеклянисто-прозрачное, желудок окрашен в красноватый оттенок, а по краю зонтика расположено от восьми до девяноста тонких щупалец. Вид питается в основном планктоном, мелкими ракообразными и икрой рыб. Считается, что родиной вида является западная часть Средиземного моря, однако сегодня его можно встретить во многих тёплых и субтропических морях мира.
Случайное открытие
Эта необычная способность вида была обнаружена благодаря любознательности аспиранта. В 1988 году немецкий биолог Кристиан Зоммер, изучавший личинок медуз в Генуэзском университете, оставил банку с образцами без наблюдения на некоторое время. Вернувшись, он обнаружил вместо ожидаемых погибших личинок организмы, вернувшиеся к более раннему, полипоидному состоянию. Поначалу это наблюдение сочли курьёзом, но позднее оно было подтверждено лабораторными экспериментами итальянского биолога Фердинандо Боэро и японского исследователя Шина Куботы: взрослая медузоидная форма вида, столкнувшись со смертью, могла вновь превратиться в колонию полипов.
Клетки, меняющие свою идентичность: трансдифференцировка
Механизм, лежащий в основе этого обратного превращения, называется трансдифференцировкой. В обычных условиях зрелая, специализированная клетка — например, мышечная — навсегда сохраняет свою функцию и никогда не превращается в клетку другого типа. У Turritopsis dohrnii всё иначе: под воздействием стресса медуза обладает настолько гибкой генетической программой, что способна превратить даже мышечные клетки в нервные или репродуктивные. Животное сначала теряет своё зонтикообразное тело, превращаясь в кисту, состоящую из скопления клеток, а затем эта киста закрепляется на морском дне и развивается в новую колонию полипов. По мере роста колонии от неё отпочковываются генетически идентичные новые медузы. Таким образом, особь по сути не умирает — её клетки перестраиваются и возвращают её на ювенильную стадию.
Что запускает обратное превращение?
Это не случайно выбранный образ жизни, а стратегия выживания. Исследования показывают, что превращение запускают условия, угрожающие выживанию, — голод, резкие перепады температуры, физические повреждения или недостаточное питание. В лабораторных условиях учёным удавалось провести одну и ту же особь через этот цикл многократно, что позволяет предположить: теоретически вид способен "омолаживаться" неограниченное количество раз.
Как вид распространился по океанам
Предположительно возникший в западной части Средиземного моря, этот вид сегодня встречается в морях от Японии до Карибского бассейна, от Северной Атлантики до берегов Австралии. Учёные во многом связывают это глобальное распространение с балластными водами судов: перемещаясь вместе с водой между портовыми городами, колонии полипов попадали в новые регионы и закреплялись там. В результате Turritopsis dohrnii одновременно стала и глобально распространённым инвазивным видом.
Почему это важно для науки
Это небольшое существо стало важным модельным организмом для исследований в области борьбы со старением и изучения стволовых клеток. Геномные исследования показали, что у этого вида, по сравнению с другими медузами, имеются дополнительные копии генов, отвечающих за репарацию ДНК, и что эти гены могут включаться или отключаться в зависимости от стадии жизненного цикла. Учёные полагают, что понимание того, как запустить способность к смене клеточной идентичности в клетках человека, может открыть новые пути для восстановления повреждённых тканей и борьбы с возрастными заболеваниями. Прямое применение клеточной пластичности медузы к биологии человека остаётся далёкой целью, однако сам механизм даёт ценные подсказки о работе регуляторных генов.
Не "настоящая" медуза, а гидроидный полип
Таксономическое положение Turritopsis dohrnii также часто вызывает путаницу. Хотя в быту её называют "медузой", она не относится к "настоящим медузам" класса Scyphozoa, а принадлежит к классу Hydrozoa, ближайшими родственниками которого являются пресноводные гидры. Гидры тоже известны мощной способностью к регенерации, однако Turritopsis dohrnii выделяется тем, насколько радикален её вариант этого явления — полный возврат от полностью взрослой медузоидной стадии к ранней полипоидной. Это делает её одним из самых экстремальных известных примеров обращения жизненного цикла в животном мире.
Терпеливое лабораторное наблюдение
Биолог Шин Кубота из Морской биологической лаборатории Сето при Киотском университете в Японии на протяжении десятилетий регулярно наблюдает за этим видом и документирует его. Многократно проводя одну и ту же особь через процесс превращения, Кубота показал, что это не случайность, а воспроизводимая биологическая реакция. Подобное лабораторное наблюдение требует много времени и большой тщательности, поскольку каждая особь имеет миллиметровые размеры и должна наблюдаться под микроскопом. Тем не менее именно благодаря этой кропотливой работе учёным удалось официально зафиксировать, что обратное превращение может надёжно запускаться при определённых условиях.
Действительно ли она "бессмертна"?
Слово "бессмертная" здесь может вводить в заблуждение: вид не защищён ни от хищников, ни от болезней, ни от физического разрушения. Если её съедает рыба или её тело серьёзно повреждено, эта способность не может её спасти. Настоящая уникальность вида в том, что естественное старение и многие источники стресса не приводят к его окончательной гибели — особь способна перезапустить себя на клеточном уровне и заново начать жизненный цикл. Поэтому учёные предпочитают более узкий термин — "биологическое бессмертие": отсутствие естественной смерти от старения при сохраняющейся уязвимости перед внешними угрозами.
Этот крошечный гидроидный полип служит доказательством того, что эволюция порой создаёт свои самые впечатляющие решения в самом маленьком масштабе. Клетки существа, едва различимого невооружённым глазом, дают конкретный лабораторный пример ответа на вопрос, который человечество ищет веками: можно ли обратить старение вспять?