В чем уникальность Turritopsis dohrnii
Turritopsis dohrnii — миниатюрная гидроидная медуза из семейства Oceaniidae. Взрослая особь вырастает примерно до 4,5 мм в диаметре. Обитает в Средиземном море, но вместе с балластными водами кораблей распространилась по теплым и умеренным водам Мирового океана. Внешне это обычная прозрачная медуза с красным желудком и десятками белых щупалец по краю купола.
Необычное начинается, когда медузе грозит опасность. Голод, резкое изменение температуры, травма или болезнь запускают процесс, который биологи называют трансдифференцировкой. Взрослые клетки медузы меняют специализацию, и организм возвращается на стадию полипа. Полип — это прикрепленная к поверхности форма, похожая на маленькое растение. Из него снова отпочковываются новые медузы, генетически идентичные прежней. Этот механизм описан в обзоре исследователей из Университета Овьедо, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences в 2022 году.
Как проходит обратное развитие
Медуза опускается на дно, ее купол и щупальца разрушаются, а клетки собираются в плотный комок, который называют цистой. В цисте и происходит трансдифференцировка: клетки, которые уже были мышцами или нервными клетками, перестраиваются и дают начало тканям полипа. Через несколько дней из цисты формируется полноценный полип, способный питаться и размножаться.
Обратное развитие запускается стрессом, а не старением в привычном смысле. У медузы нет внутренней программы, которая вела бы к смерти после определенного срока. Взрослая форма может существовать месяцами, но при неблагоприятных условиях она возвращается на стадию полипа. Этот цикл можно повторять многократно в лабораторных условиях. Именно поэтому Turritopsis dohrnii называют биологически бессмертной: при отсутствии внешних причин гибели она не умирает от старости.
Что с генами
В 2022 году группа исследователей из Испании опубликовала в журнале PNAS сравнение геномов Turritopsis dohrnii и ее близкого родственника Turritopsis rubra, который такой способностью не обладает. Ученые нашли почти тысячу генов, связанных со старением и восстановлением ДНК, и сравнили их работу на разных стадиях жизненного цикла. У «бессмертной» медузы нашлись варианты генов, которые помогают эффективнее копировать ДНК, чинить повреждения и поддерживать теломеры.
Теломеры — это защитные участки на концах хромосом. У большинства животных они укорачиваются с каждым делением клетки, и это связывают со старением. Turritopsis dohrnii, судя по генетическим данным, умеет поддерживать их длину лучше, чем родственные виды. Кроме того, у нее активнее работают гены, отвечающие за восстановление стволовых клеток и защиту от окислительного стресса.
Где заканчивается бессмертие
В дикой природе бессмертная медуза почти никогда не доживает до момента, когда могла бы воспользоваться своей способностью. Ее едят рыбы, черепахи, другие медузы и даже более крупные беспозвоночные. Болезни и паразиты тоже вносят вклад. По оценкам исследователей, подавляющее большинство Turritopsis dohrnii погибает на стадии медузы, не успев запустить обратное развитие.
Даже в лаборатории медуза не бессмертна в буквальном смысле. Она может умереть от инфекции, механического повреждения или резкого изменения условий. Трансдифференцировка требует ресурсов и времени, и не всегда проходит успешно. Если стресс слишком сильный, или клетки уже необратимо повреждены, обратное развитие не спасает.
Есть ли польза для человека
Ученые изучают Turritopsis dohrnii, чтобы понять, как клетки могут менять специализацию и восстанавливать ткани. Если получится разобраться в механизмах трансдифференцировки, это поможет в регенеративной медицине: например, при лечении повреждений сердца или нейродегенеративных заболеваний. Обзор 2024 года в журнале ScienceDirect рассматривает именно этот потенциал — но подчеркивает, что напрямую перенести такой механизм на человека невозможно.
У млекопитающих клетки устроены сложнее, а их превращение из одного типа в другой в организме взрослого человека происходит в ограниченных масштабах. Исследования на медузе пока дают не рецепт бессмертия, а понимание того, как природа решает задачу выживания в экстремальных условиях. Это источник идей для биологии старения и клеточной терапии.
Turritopsis dohrnii действительно способна обращать жизненный цикл вспять. При стрессе она возвращается на стадию полипа и запускает цикл заново. Это явление подтвердили в лабораторных экспериментах, а в 2022 году испанские генетики показали, какие именно гены стоят за этой способностью. Но в природе медузу постоянно убивают хищники и болезни. Бессмертие в реальной жизни остается теоретическим: без внешних угроз она может жить неограниченно долго, однако такие условия в океане почти не встречаются.
Ранее мы писали о самых страшных обитателях глубин.