Sekvenován genom nesmrtelné medúzy

Španělští vědci sestavili seznam genů, které jsou pravděpodobně zodpovědné za „nesmrtelnost“ medúzy. Turritopsis dohrnii. Za tímto účelem sekvenovali její genom a porovnávali jej s genomem medúzy. Turritopsis rubra. Ukázalo se, že „nesmrtelná“ medúza, na rozdíl od své příbuzné, získala další kopie – až osm kusů – genů, které jsou spojeny s procesy omlazení buněk. Práce byla publikována v časopise Sborník Národní akademie věd.

Medúza Turritopsis dohrnii často nazýván jediným „nesmrtelným“ zvířetem. Ale její nesmrtelnost není taková, jaká je například popisována v mýtech o starověkých řeckých bohech. T. dohrnii můžete zabíjet – ale sama o sobě, tedy „ze stáří“, se zdá, že téměř nikdy neumírá.

Životní cyklus mnoha medúz je založen na principu „polyp – medúza – larva“: to znamená, že medúza uvolňuje reprodukční buňky, které se navzájem setkávají a vytvářejí larvu. Larva se usadí na dně a vyroste v polyp, ze kterého se pak vyloupne nová medúza. Tento cyklus je podobný rozmnožování většiny zvířat, protože zahrnuje oplodnění a střídání generací.

Цикл T. dohrnii uspořádány podobným způsobem. Ale je tu jeden detail: po reprodukci se medúza sama může po určitých transformacích usadit na dně a proměnit se zpět v polyp. Může opět produkovat medúzu, která je schopná reprodukce – a zatím neexistuje žádný důkaz, že by se tento proces někdy zastavil. To je to, co mají biologové na mysli, když volají T. dohrnii biologicky nesmrtelný.

Maria Pascual-Torner z University of Oviedo a její kolegové sekvenovali genom, aby zjistili, jaké mechanismy brání medúzám ve stárnutí po rozmnožení. T. dohrnii, a zároveň její příbuzní T. rubra, která se neumí proměnit z medúzy zpět v polypu. Celkem v nich našli 17468 XNUMX genů T. dohrnii a 9324 genů v T. rubra. Vědci pak tyto genomy porovnali mezi sebou a s genomy jiných zvířat. Hledali geny spojené s klíčovými procesy stárnutí (halmakry stárnutí), které v roce 2013 identifikoval jeden ze spoluautorů práce Carlos López-Otín.

Vědci to zjistili T. dohrnii geny spojené se stárnutím se často vyskytují ve více kopiích – ve srovnání s T. rubra, další cnidarians, obratlovci a dokonce i lidé. U T. rubra geny s dalšími kopiemi byly také nalezeny, ale mnohem méně než u jejich „nesmrtelného“ příbuzného.

Vědci se domnívají, že přítomnost více kopií naznačuje, že tyto geny byly zvláště pod selekčním tlakem, což znamená, že by mohly hrát roli při dosažení „nesmrtelnosti“. Mezi těmito geny byly mnohé spojeny s kopírováním a opravou DNA – tedy odstraněním genetické nestability, jedné z důležitých příčin stárnutí. Existovaly i takové, které kódují antioxidanty – látky, které neutralizují volné radikály v buňce. Rozdíly byly také nalezeny v proteinech spojených s telomerázou a telomerickými smyčkami – možná nějak pomáhají medúzám prodloužit konce jejich chromozomů, a tím zabránit buněčnému stárnutí.

Nakonec vědci testovali, zda tyto geny a jejich další kopie fungují během životního cyklu T. dohrnii. Ukázalo se, že řada z nich se skutečně podílí na přeměně medúzy v polypu, ale různými způsoby. Například geny odpovědné za opravu DNA a udržování délky telomer vstoupily do hry po vytvoření polypu – a před jeho přeměnou v medúzu. Naopak geny spojené s fungováním kmenových buněk a intracelulární signalizací byly exprimovány v raných fázích transformace na polyp.

Autoři práce tak opět potvrdili, že i v tak výjimečných případech, jako u jediného známého „nesmrtelného“ zvířete, se uplatňují stejné mechanismy působící proti stárnutí jako u všech ostatních zvířat, včetně člověka. Bude však trvat dlouho, než přesně pochopíme, jak tyto mechanismy fungují a zda je lze reprodukovat v nějakém jiném živém systému.

Vědci čas od času sekvenují genomy různých stoletých lidí – a všude najdou přibližně totéž: rozdíly ve velkém souboru genů odpovědných za několik mechanismů pro udržení mládí. Už jsme mluvili o tom, co bylo nalezeno v genomech žraloka bílého, amazoňana modročelého a želvy Lonesome George.