Как безсмъртната медуза се подмладява и как това може да помогне при регенерацията

Необичаен жизнен цикъл и наблюдения

Учени изследват механизмите, чрез които т.нар. „безсмъртна“ медуза Turritopsis dohrnii може да се върне от зряла форма към по-ранен етап от развитието си. Морският биолог Мария Милиета от Тексаския университет A&M в Галвестън изучава как тези организми реагират на различни стресови фактори: при неблагоприятни условия медузите често спират да плуват, пропадат към дъното и постепенно променят морфологията си, връщайки се към предишен стадий на жизнения цикъл.

Първото наблюдение на това явление е отчетено през 1992 г., когато италиански изследовател забелязва, че медузи, оставени без храна, вместо да загинат, се трансформират в полипи. По-късно биологът Стефано Пираино от Университета в Саленто систематично проучва механизмите, които стоят зад този обратен преход.

Клетъчни процеси: трансдиференциация и образуване на полипи

Ключов процес при подмладяването е трансдиференциацията — способността на вече специализирани клетки да променят функцията си и да се превърнат в други типове клетки. При Turritopsis dohrnii този механизъм участва в реконструкцията на тъканите и възстановяването на структурата на организма, което води до връщането му в полипен стадий.

В рамките на един до три дни след началото на процеса клетките се сгъстяват и от това струпване се оформя полип, който може да даде начало на колония. От една „подмладена“ медуза може да се развие колония, способна да произведе стотици нови организми, а при подходящи условия процесът може да се повтори многократно.

Генетични находки и молекулярни цели

Изследователите се стремят да идентифицират гените и молекулярните пътища, които регулират трансдиференциацията и възстановяването. Целта е да се открие своеобразен молекулярен „превключвател“, който контролира връщането към по-ранни етапи на развитието и би могъл евентуално да има аналог при хората.

В проучване от 2022 г. учените сравняват генома на Turritopsis dohrnii с този на сроден вид медуза и откриват, че безсмъртната медуза има повече копия на гени, свързани с производство на протеини, участващи в поправка на ДНК и защита на генетичния материал. Допълнително са установени повече копия на гени, ангажирани с поддържането на теломерите — структури в краищата на хромозомите, чието съкращаване е свързано с клетъчното стареене.

Тези генетични особености предполагат, че по-доброто разбиране на механизмите за защита на ДНК и поддържане на теломерите може да разкрие начини за повишаване на регенеративните способности в други организми.

Възможни приложения и ограничения

Изследователите посочват, че задълбочаването на познанията за механизмите при Turritopsis dohrnii може в бъдеще да подпомогне разработването на методи за възстановяване на увредени тъкани, ускоряване на зарастването на рани и борба със заболявания, свързани с напредване на възрастта. Сред конкретните области с потенциално приложение са уврежданията след инсулт или инфаркт, загубата на зрение и невродегенеративните заболявания.

В същото време изследванията са все още в начален стадий и няма доказателства, че механизмите, наблюдавани при медузата, могат да бъдат директно прехвърлени или възпроизведени при хората. Способността на вида да се връща към по-ранен етап от развитието не го прави неуязвим — индивидите все още могат да загинат от хищници, инфекции или други неблагоприятни фактори.

Следващи стъпки в изследванията

Учени продължават да картографират генетичните промени и сигналните пътища, активирани по време на подмладяването, както и да търсят специфични молекулни елементи, които управляват процеса. Разбиране на това кои гени и протеини активират трансдиференциацията и поддържат теломерите ще бъде ключово за преценката дали подобни подходи биха могли някога да намерят приложение в регенеративната медицина при хората.