Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Hydra - nie tylko mitologiczny stwór
Hydra - nie tylko mitologiczny stwór
Ze względu na ogromne możliwości regeneracyjne, hydra, czyli stułbia, od lat wzbudza zainteresowanie naukowców. Te niewielkich rozmiarów zwierzęta występujące pod postacią polipa charakteryzują się zadziwiającą zdolnością do odnawiania swoich komórek. Czy wyniki badań nad „nieśmiertelnością” hydry przysłużą się również człowiekowi?

 

 

Niepozorna kuzynka mitologicznego monstrum

Stułbie należą do gromady stułbiopławów (Hydrozoa), zaliczanych do typu parzydełkowców (Cnidaria). Zwierzęta te żyją zazwyczaj w wodach słodkich, głównie w strefach przybrzeżnych jezior, stawach oraz wodach wolno płynących. W polskich wodach występuje kilka gatunków stułbi, w tym: stułbia pospolita (Hydra vulgaris), zielona (Chlorohydra viridissima) i szara (Pelmatohydra oligactis).

Stułbie występują pod postacią polipa (jednej z dwóch form morfologicznych parzydełkowców - drugą z nich jest meduza), który może osiągać od kilku milimetrów do ok. 3 cm. W części dolnej polipa wyróżnia się stopę, natomiast na jego szczycie znajduje się otwór gębowy, który pełni jednocześnie funkcję otworu odbytowego. Wokół otworu gębowego stułbi występuje wieniec czułków mogących osiągać długość nawet do 5 cm, zwykle są one jednak znacznie krótsze. Czułki te są ogromnie rozciągliwe i służą do chwytania zdobyczy. Ofiara porażana jest jadem parzydełek. Stułbie mogą przemieszczać się „krocząc” lub koziołkując, naprzemiennie odrywając i przyczepiając do podłoża otwór gębowy lub stopę. Rozmnażają się zarówno na drodze bezpłciowej przez pączkowanie, jak i płciowo. Żywią się skorupiakami, pierścienicami i larwami owadów.

Swoją nazwę hydra zawdzięcza oczywiście mitologii greckiej – Hydra lernejska jest przedstawiana jako wielogłowy potwór pustoszący okolice starożytnego miasta Lerna w Argolidzie. Ciało Hydry podobne było do ciała psa, stwór posiadał również 8 lub 9 wężowych łbów (według innych wersji -  nawet 50 lub 100). Pokonanie hydry było jedną z 12 prac Heraklesa. Heros natrudził się walcząc przeciwko potworowi, próbując odcinać głowy Hydry mieczem, co jednak nie odnosiło pożądanego skutku, ponieważ na miejsce jednej odciętej głowy odrastały 2 bądź 3 nowe. To właśnie ze względu na niesamowitą zdolność do regeneracji tkanek ciała, stułbia, czyli hydra, zapożyczyła swoją nazwę od mitologicznego monstrum.

 

Czy hydry żyją wiecznie?

Pytanie to nurtuje naukowców od lat, ogromne możliwości regeneracyjne zaobserwowane u tych zwierząt są bowiem zadziwiające. Szereg badań przeprowadzonych w ostatnich latach potwierdza, że ciała maleńkich stułbi praktycznie nie starzeją się, a ponadto, w idealnych warunkach, mogłyby przetrwać wiecznie. 

Daniel Martinez, profesor z Pomona College w Kalifornii, od prawie dwudziestu lat prowadzi badania nad długowiecznością stułbi. Pierwsze wyniki swoich badań Martinez opublikował w 1998 roku, a praca ta wstrząsnęła światem naukowym jako pierwszy dowód na istnienie niestarzejących się i potencjalnie nieśmiertelnych organizmów. W publikacji nie wykazano żadnych dowodów na starzenie się stułbi – podczas 4 lat eksperymentów śmiertelność badanych osobników spowodowana warunkami środowiska utrzymywała się na stałym, niskim poziomie, nie zaobserwowano też utraty ich płodności.

Jak naukowcy tłumaczą zagadkę nieśmiertelności hydry? –Większość ciała stułbi zbudowana jest z komórek macierzystych oraz z niewielkiej liczby w pełni zróżnicowanych komórek. Komórki macierzyste mają zdolność ciągłego dzielenia, a więc ciało hydry jest stale odnawiane – mówi Martinez. Ciało stułbi nieprzerwanie odnawia swoje komórki na poziomie, który dla ludzi dostępny jest jedyne podczas wczesnej fazy rozwoju embrionalnego.

Badanie zostało powtórzone w 2015 roku przy współpracy z badaczami z Max Planck Institute for Demographic Research (MPIDR) z Rostock w Niemczech – tym razem wydłużono czas obserwacji stułbi do 8 lat. Przebadano 2256 osobników w różnym wieku, a uzyskane wyniki potwierdziły wcześniejsze przypuszczenia profesora Martineza – śmiertelność i płodność organizmów utrzymywała się na stałym poziome. – Zacząłem ten eksperyment by wykazać, że hydra nie może uciec przed procesem starzenia się. Zebrane wyniki dwukrotnie pokazały, że się myliłem – tłumaczy naukowiec. i dodaje – Uważam, że pojedyncza hydra we właściwych warunkach może żyć wiecznie. Prawdopodobieństwo takiego zdarzenia jest jednak niewielkie, ponieważ w środowisku naturalnym stułbie są narażone na niebezpieczeństwa takie jak drapieżniki, niekorzystne warunki pogodowe czy zanieczyszczenia.

Brigitte Galliot, profesor genetyki i ewolucji z Uniwersytetu w Genewie również próbuje rozwikłać zagadkę wiecznej młodości stułbi. Badaczka wykryła, że stułbia może odnowić każdą część swojego ciała. Jak wyjaśnia Galliot, po przecięciu hydry na dwie części, obumierające komórki wysyłają sygnał do komórek sąsiednich, co stymuluje produkcję nowych komórek, niezbędnych do zastąpienia utraconych części ciała nowymi. Jest to tzw. zjawisko morfalaksji - regeneracji całego organizmu z drobnych odcinków ciała.

 

Hydra jako organizm modelowy w badaniach środowiskowych

Stułbie nie stanowią jedynie interesującego obiektu badawczego ze względu na swoje właściwości regeneracyjne – zwierzęta te są również coraz powszechniej stosowanym modelem w badaniach środowiskowych. Badania toksyczności próbek środowiskowych mogą służyć do oceny ryzyka wystąpienia negatywnego oddziaływania danego czynnika na żywy organizm, określenia dawki wywołującej efekt toksyczny oraz wykrycia skutków ekspozycji organizmu na czynniki toksyczne (np. mutageny czy kancerogeny). Hydra może być stosowana do oceny oddziaływania wielu zanieczyszczeń, w tym metali, związków organicznych (w tym farmaceutyków), nanomateriałów oraz ścieków przemysłowych bądź komunalnych.

Źródła

Galliot 2013 - Regeneration in Hydra. ELS.

Kubiak 1997 - Mitologia Greków i Rzymian. Znak.

Schaible et al., 2015 - Constant mortality and fertility over age in Hydra. PNAS.

Quinn et al., 2012 -  Hydra, a model system for environmental studies.  Int. J. Dev. Biol.

http://akwa-mania.mud.pl/archiwum/a87/a87,6.html

http://www.pg.gda.pl/chem/CEEAM/Dokumenty/CEEAM_ksiazka_polska/Rozdzialy/rozdzial_032.pdf

https://www.pomona.edu/news/2015/12/07-professor-mart%C3%ADnez-confirms-tiny-animal-might-just-live-forever

KOMENTARZE
Newsletter