Nauka

Bez seksu i bez sensu

Wieczna młodość jest możliwa

Proszę państwa, oto stułbia... Proszę państwa, oto stułbia... Stephen Friedt / Wikipedia
Wieczna młodość jest możliwa – dowodzą badania na zwierzętach. By ją jednak osiągnąć, trzeba zapłacić bardzo wysoką cenę.
Stułbie z gatunku Hydra oligactis tracą wieczną młodość, gdy przechodzą z rozmnażania bezpłciowego na płciowe.Science Press Limited/EAST NEWS Stułbie z gatunku Hydra oligactis tracą wieczną młodość, gdy przechodzą z rozmnażania bezpłciowego na płciowe.

Organizmy stułbi nie starzeją się. Patrząc na pojedyncze dojrzałe zwierzę, nie potrafimy nawet określić jego wieku – opowiada dr Maciej Dańko z Instytutu Demografii im. Maxa Plancka w Niemczech. Ten ośrodek badawczy zajmuje się głównie badaniami ludzi. A coraz większym problemem naszego gatunku jest proces starzenia się – i to na obu poziomach, na jakich się go obserwuje. Można bowiem badać starzenie się jednostek, czyli „naturalne i nieodwracalne nagromadzenie się uszkodzeń wewnątrzkomórkowych, przerastające zdolności organizmu do samonaprawy”. Można też spojrzeć na całą populację, gdzie starzenie się to „wzrost śmiertelności i spadek rozrodczości wraz z wiekiem”.

By lepiej zrozumieć ten proces u ludzi, prowadzi się też badania nad zwierzętami. – W instytucie znajduje się Laboratorium Ewolucyjnej Biodemografii, do którego należę – wyjaśnia dr Dańko. – W piwnicy mamy laboratorium, w którym hodujemy jamochłony o prostej budowie: stułbie (Hydra sp.). Kilkanaście lat temu Daniel Martinez z Pomona College w USA pokazał, że to zwierzę ma bardzo małe, prawdopodobnie stałe tempo śmiertelności. Jego praca prowadzona była jednak stosunkowo krótko i na małej próbie. Przed kilku laty dyrektor instytutu prof. James Vaupel powołał zespół do badań nad stułbią. – Zespół prowadzony przez dr. Ralfa Schaible, z którym współpracuję, postanowił przeprowadzić długotrwały eksperyment mający na celu ostateczne potwierdzenie obserwacji Martineza oraz zbadanie ewentualnych zmian w płodności stułbi.

Przykry skutek złożoności

Praca, która podsumowuje wyniki tego eksperymentu, ukazała się w 2015 r. w czasopiśmie „PNAS”. Badacze opisują tam eksperyment, w którym przez 8 lat hodowali w stałych warunkach laboratoryjnych 2256 osobników stułbi pospolitej (Hydra vulgaris). To drobne, co najwyżej trzycentymetrowe zwierzę powszechnie występuje w wodach słodkich Europy. Zazwyczaj prowadzi osiadły tryb życia, przyczepiając się stopą do podłoża i szeroko rozcapierzając parzące czułki. Gdy wpadnie w nie jakiś mały organizm, stułbia oplata go i wciąga przez otwór gębowy do jamy chłonąco-trawiącej. Tam rozpuszcza ofiarę, a niestrawione resztki wyrzuca na zewnątrz otworem gębowym. W czasach obfitości pokarmu zwierzę rozmnaża się – najczęściej bezpłciowo, wypączkowując osobniki potomne ze swego ciała.

– Choć w żargonie naukowym przyjęło się mówić o nieśmiertelności stułbi, wcale nie oznacza to, że stułbie są nieśmiertelne – mówi dr Dańko. – Jeśli dosypie się soli do hodowli stułbi, to one tego nie przeżyją. Nawet w idealnym środowisku zdarza się, że stułbie umierają. Ale w naszym eksperymencie śmiertelność z tego powodu była bardzo niska, prawie niezauważalna. U dojrzałej stułbi śmiertelność nie rosła, a rozrodczość nie malała wraz z wiekiem. Nie było więc żadnych oznak starzenia się.

Ciało jednorazowego użytku

I to właśnie budziło zdumienie. Do tej pory wydawało się bowiem, że starzenie to nieuchronna konsekwencja złożoności zwierząt. Proste organizmy jednokomórkowe, takie jak bakterie, mogą odmłodzić się, dzieląc się na dwa osobniki potomne – choć zwykle jedna komórka siostrzana dziedziczy więcej uszkodzeń niż druga. Gdy jednak pradawne jednokomórkowce połączyły siły, tworząc organizmy wielokomórkowe, pojawił się proces starzenia prowadzący do naturalnej śmierci. Naukowcy długo nie byli w stanie zrozumieć, dlaczego złożoność budowy ma tak przykre konsekwencje.

W 1952 r. brytyjski lekarz i naukowiec Peter Medawar, późniejszy laureat Nagrody Nobla z medycyny, ogłosił, że starzenie się to efekt opóźnionego działania szkodliwych mutacji. Niektóre zmiany w genach nie mają znaczenia w młodości. Ich skutki ujawniają się dopiero w późnych latach życia. W warunkach naturalnych, gdy zwierzęta i ludzie byli dziesiątkowani przez choroby, drapieżniki i głód, niewiele osobników było w stanie dożyć takiego wieku, by ujawniły się te szkodliwe konsekwencje. Dlatego dobór naturalny takie zmiany ignorował.

Pięć lat później amerykański ewolucjonista George Williams dołożył drugie, uzupełniające wyjaśnienie zjawiska. Jego zdaniem winę ponoszą geny, które działają dwojako: w młodości korzystnie, w wieku późniejszym szkodliwie. Z punktu widzenia ewolucji opłaca się je wspierać, bo dają przewagę wtedy, gdy jest największa szansa na rozmnażanie. A to, że później szkodzą, nie ma znaczenia.

Wreszcie w 1977 r. brytyjski biolog Thomas Kirkwood zaproponował trzecie wyjaśnienie. Jego zdaniem organizm, który ma w dyspozycji ograniczone zasoby, musi zdecydować, czy zużytkować je na rozmnażanie, czy na naprawę wszystkich pojawiających się szkód. To drugie, z punktu widzenia ewolucji, jest nie tylko nieopłacalne, ale często niemożliwe. Złożone zwierzęta rozdzieliły więc swe komórki na dwie linie: płciową (produkującą plemniki lub komórki jajowe) oraz somatyczną (reszta ciała). Komórki linii płciowej mają sprawne mechanizmy naprawcze, dzięki czemu nie kumulują się w nich szkodliwe mutacje. Komórki linii somatycznej nie muszą być naprawiane i mogą się starzeć.

Tę teorię rozwinęli inni badacze, m.in. brytyjski biochemik Nick Lane. W książce „Pytanie o życie” pisze on, że „linia płciowa jest nieśmiertelna w tym sensie, że komórki płciowe mają wiecznotrwałą zdolność podziału. Nigdy się nie starzeją ani nie umierają”. Wykształcenie takich komórek pozwoliło reszcie ciała na specjalizację i wytworzenie wielu tkanek i narządów. Konsekwencją było jednak to, że są „tkanki, które już nie mogą się regenerować”. „Oto jednorazowe ciało. Jego tkanki mają ograniczoną żywotność – pisze Lane. – Widzimy kompromis między rozmnażaniem płciowym a śmiercią, fundament starzenia się”.

Stułbia jednak pozostaje wiecznie młoda. A choć jest zwierzęciem dość prostym, to mimo wszystko wielokomórkowym i co pewien czas rozmnaża się płciowo. W jej komórkach muszą więc pojawiać się uszkodzenia. – Jedynym sposobem na pozbycie się trwałych uszkodzeń komórkowych w danej tkance jest usunięcie poszczególnych uszkodzonych komórek i wymiana ich na nowe – mówi dr Dańko. – Tylko bardzo efektywny mechanizm selekcji komórkowej pozwala na uniknięcie starzenia się.

W pracy opublikowanej w „Journal of Theoretical Biology” dr Dańko, dr Schaible i prof. Jan Kozłowski z Uniwersytetu Jagiellońskiego stawiają tezę, że stułbia usuwa uszkodzone komórki, m.in. nakazując im popełniać samobójstwo. Miejsce zniszczonych komórek szybko zajmują jednak nowe, powstałe z podziałów komórek macierzystych (czyli niezróżnicowanych, które potrafią dać początek innym typom komórek). I tu właśnie objawia się wyjątkowość stułbi.

– W większości tkanek człowieka długotrwałe i ciągłe podziały komórek macierzystych nie są możliwe, ponieważ doprowadziłoby to do ich niekontrolowanego wzrostu, podobnie jak w procesie wzrostu nowotworów – wyjaśnia dr Dańko. – Natomiast stułbia ma szczególnie dużą proporcję komórek macierzystych w stosunku do całego ciała. W dodatku mogą one pełnić wielorakie funkcje, które są typowe dla komórek zróżnicowanych.

Dzięki temu komórki macierzyste stułbi mogą się wciąż dzielić, zastępując jednocześnie uszkodzone części ciała. Dzieje się to cały czas i pozwala na ciągłą wymianę tkanek, wskutek czego zwierzę bez przerwy się odmładza.

Cykl wiecznej odnowy

Ten proces może mieć jednak swoje ograniczenia. W 2006 r. zespół japońskich uczonych, kierowany przez Takashiego Gojobori z Narodowego Instytutu Genetyki w Shizouka, ogłosił, że obserwowane przez nich stułbie z gatunku Hydra oligactis starzały się i obumierały. Wieczną młodość traciły, gdy przechodziły z rozmnażania bezpłciowego na płciowe. Już 60 dni po wytworzeniu komórek rozrodczych zaczynały się degenerować. 110 dni później większość zwierząt się rozpadała. – Uważa się, że u większości organizmów rozmnażanie płciowe jest znacznie bardziej kosztowne niż bezpłciowe – komentuje dr Dańko. – W eksperymencie z Hydra oligactis głównym kosztem mógłby być wzrost śmiertelności stułbi. Dodatkowo stułbie hodowano w niskiej temperaturze, aby „wywołać” rozmnażanie płciowe, co samo w sobie mogło doprowadzić do wzorców śmiertelności przypominających starzenie się, choć starzeniem się niekoniecznie było.

Morski krewniak stułbi, stułbiopław Turritopsis, poradził sobie z tym ograniczeniem. W jego naturalnym cyklu życia występują dwie fazy. Jedna to podobny do zwykłej stułbi polip, który tkwi na dnie morza i rozmnaża się bezpłciowo. Drugą formą życiową jest jego potomstwo, które przyjmuje kształt swobodnie pływającej meduzy. Rozmnaża się ona płciowo i ma bardziej zróżnicowane tkanki. Z czasem w ciele meduz kumulują się więc uszkodzenia. Ich organizmy jednak nie degenerują i nie obumierają, lecz cofają się w rozwoju, wracając do postaci polipa i osiadłego trybu życia. Wszystkie tkanki zwierzęcia, tak jak u stułbi, się odnawiają. To zapewnia Turritopsis wieczną młodość, a potencjalnie też i „nieśmiertelność”.

– Obecnie w naszym laboratorium prowadzone są badania na innych stułbiopławach, u których występuje złożony cykl rozwojowy i kilka pośrednich form życiowych. U śródziemnomorskiej hydromeduzy Eleutheria dichotoma forma życiowa meduzy żyje kilka miesięcy i starzeje się, a stadium polipa jest wieloletnie. Postać meduzy ma jednak znacznie więcej komórek zróżnicowanych niż postać polipa – mówi dr Dańko. – Polipy tego zwierzęcia nie wykazują starzenia się, choć na razie mamy zbyt małą próbę, by wyciągać daleko idące wnioski.

Starzenie się może więc nie być tak nieuniknione, jak się wydawało. Czy człowiek też będzie kiedyś tak potrafił zmodyfikować swoje ciało, by nigdy się nie starzało? – Im organizm jest bardziej złożony, tym jest mu trudniej uniknąć starzenia – odpowiada dr Dańko. – Ludzie, którzy chcieliby zachować wieczną młodość, musieliby pozbawić się mózgu i paru innych życiowych przyjemności, przyjmując postać rozmnażającego się bezpłciowo polipa. Pociągające?

Polityka 8.2017 (3099) z dnia 21.02.2017; Nauka; s. 98
Oryginalny tytuł tekstu: "Bez seksu i bez sensu"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Społeczeństwo

Homofobusy jeżdżą po polskich miastach. Szokują i wykluczają

Homofobusy rozpowszechniają nieprawdziwe informacje na temat osób LGBT. To akcja Fundacji Pro-Prawo do Życia, która wbrew nazwie odmawia osobom nieheteroseksualnym prawa do wolnego od dyskryminacji życia w Polsce.

Agata Szczerbiak
17.07.2020
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną