Besmrtna meduza

Kad je gladna, ozlijeđena ili stara, sićušna meduza Turritopsis dohrnii ne umire nego se spušta na dno i ponovno postaje polip, kao da vrati životni ciklus na početak. Kako to uspijeva, istražuje se tek posljednjih godina.

Ukratko

Meduza Turritopsis dohrnii može se nakon spolne zrelosti vratiti u stadij polipa, čime zaobilazi smrt; to je neobično među životinjama.
Preokret je 1996. opisan u radu Stefana Piraina i suradnika, a 2022. objavljen je genom koji pokazuje promjene u genima za popravak DNK, održavanje telomera i matične stanice.
Pojam besmrtnosti odnosi se na mogućnost ponavljanja preokreta, ne na to da jedinke ne mogu stradati od grabežljivaca, bolesti ili gladi.
Nije potpuno razjašnjeno koji molekularni mehanizam vraća razvojne informacije stanica ni koliko se preokret događa u prirodi.

Većina životinja ima jedan smjer razvoja: od jajeta do odrasle jedinke, a zatim starenje. Turritopsis dohrnii, nekoliko milimetara velika meduza, može taj smjer promijeniti.

Otkriće u akvariju

Londonski Prirodoslovni muzej navodi da je vrsta prvi put opisana 1883., a da su njezinu sposobnost osamdesetih godina 20. stoljeća slučajno otkrili studenti Christian Sommer i Giorgio Bavestrello: meduze pod stresom pretvarale su se u polipe bez uobičajenog ličinačkog stadija. Meduza je velika oko 4,5 milimetara, manja od nokta na malom prstu.

Rad iz 1996. u časopisu The Biological Bulletin opisuje da se sve faze meduze, od tek oslobođenih do posve zrelih jedinki, mogu preobraziti natrag u koloniju polipa, izravno ili nakon razdoblja mirovanja. U radu se vrsta zvala Turritopsis nutricula, a danas se ta sposobnost pripisuje vrsti T. dohrnii. Prema autorima, to je prvi poznati višestanični životinjski organizam koji se nakon spolne zrelosti u samostalnom stadiju vraća u kolonijalni, mladi oblik. Pokusima izrezivanja pokazali su da se preobrazba odvija samo ako su prisutne diferencirane stanice vanjske kožice kišobrana i dio probavne šupljine.

Što se događa u stanicama

Prema Prirodoslovnom muzeju, oštećena ili izgladnjela meduza skuplja se, uvlači krakove i spušta na morsko dno kao cista, koja se u roku od 24 do 36 sati pretvara u novi polip, a on kasnije pupa nove meduze. Taj privremeni stadij istraživači zovu cista. U radu iz 2021. u časopisu Genome Biology and Evolution Matsumoto i Miglietta usporedili su aktivnost gena u tim stadijima. U fazi ciste pojačani su geni povezani sa starenjem, popravkom DNK, odgovorom na oštećenja i regulacijom prenosivih elemenata. Ondje se odvija transdiferencijacija, odnosno pretvaranje jedne vrste stanica u drugu.

Rad iz 2022. u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, čiji je prvi autor Maria Pascual-Torner, usporedio je genom vrste T. dohrnii s genomom srodne vrste Turritopsis rubra, koja se ne preokreće. Autori opisuju varijante i proširene skupine gena povezanih s replikacijom, popravkom DNK, održavanjem telomera, redoks okolišem i populacijom matičnih stanica. Tijekom preokreta utišani su ciljevi kompleksa PRC2, a aktivirani ciljevi pluripotencije, pa autori predlažu da su ti čimbenici pokretači. Za rad su 2023. objavljena dva ispravka.

Koliko je besmrtna

Naziv besmrtna ne znači da jedinka ne može umrijeti. Pascual-Torner i suradnici opisuju vrstu kao jedinu životinju koja se može više puta pomladiti nakon što se meduza razmnoži, što upućuje na biološku besmrtnost. Prema Prirodoslovnom muzeju, japanski znanstvenik Shin Kubota drži kolonije u zatočeništvu od devedesetih godina, a prema izvještajima su se pomlađivale do deset puta tijekom dvije godine.

Muzej napominuje da prirodni životni vijek nije utvrđen i da bi u savršenim uvjetima meduza možda nikad ne umrla od starosti, ali često je ubiju grabežljivci ili druge opasnosti: meduze love ribe i kornjače, a polipe morski puževi i rakovi. Nije jasno koliko se meduza u moru zaista uspijeva preokrenuti prije nego što stradaju. Rad objavljen 2025. u časopisu Invertebrate Biology ispituje preokret kao odgovor na više različitih vrsta stresa, što je dio pokušaja da se to utvrdi.

Dokazi za i protiv

Preokret pokreću pluripotencija i utišavanje kompleksa PRC2

U prilog: Genomska usporedba iz 2022. pokazuje utišavanje ciljeva PRC2 i aktivaciju ciljeva pluripotencije tijekom preokreta.
U prilog: Rad iz 2021. pokazuje da je stadij ciste, u kojem se odvija transdiferencijacija, obogaćen genima za popravak i regulaciju.
Protiv: Autori sami predlažu te čimbenike kao ključne elemente, što je hipoteza koju treba provjeriti pokusima.
Protiv: Razlika prema nepreokrećućoj vrsti pokazuje povezanost, ali ne dokazuje uzrok.

Preokret je rijetka laboratorijska pojava

U prilog: Prirodni životni vijek nije utvrđen, a muzej navodi da meduze često ubijaju grabežljivci prije nego što bi se preokrenule.
U prilog: Većina pokusa provodi se u laboratoriju, u kontroliranim uvjetima.
Protiv: Preokret je opažen u više radova, od 1996. do 2022., i na više stadija meduze.
Protiv: Vrsta je danas raširena u svim morima, što upućuje na to da se održava i izvan laboratorija.

Kronologija

1883.: Prvi opis meduze.
1980-ih: Studenti Sommer i Bavestrello slučajno otkrivaju preokret životnog ciklusa.
1996.: Piraino i suradnici objavljuju rad o preobrazbi meduze u polipa.
2021.: Objavljen je transkriptom stadija preokreta.
2022.: Objavljen je genom koji se uspoređuje sa srodnom vrstom.

Ključne osobe

Stefano Piraino: Talijanski biolog, prvi autor rada iz 1996.
Giorgio Bavestrello: Talijanski biolog koji je s Christianom Sommerom osamdesetih godina slučajno otkrio preokret životnog ciklusa.
Shin Kubota: Japanski znanstvenik koji od devedesetih drži kolonije meduza u laboratoriju.
Maria Pascual-Torner: Prva autorica rada o genomu iz 2022.

Što se zna

Sve faze meduze mogu se preobraziti natrag u polipe, izravno ili nakon razdoblja mirovanja.
Preobrazba zahtijeva diferencirane stanice vanjske kožice i dio probavne šupljine.
Tijekom preokreta u stadiju ciste pojačani su geni za popravak DNK i odgovor na oštećenja.
Genom pokazuje proširene skupine gena povezanih s popravkom DNK, telomerima i matičnim stanicama.
Prema Prirodoslovnom muzeju, laboratorijske kolonije pomlađivale su se do deset puta tijekom dvije godine.

Otvorena pitanja

Koji molekularni mehanizam vraća razvojne informacije stanica?
Koliko se preokret događa u prirodnim uvjetima?
Mogu li se ta otkrića primijeniti na istraživanje starenja?

Teorije

Preokret pokreću čimbenici pluripotencije i utišavanje kompleksa PRC2
Ključni su popravak DNK, telomeri i matične stanice
Preokret se u prirodi događa rijetko, a besmrtnost je ponajprije laboratorijska pojava