შესავალი — ანალიტიკური კომენტარი
„უკვდავი მედუზა“ — ასე უწოდებენ Turritopsis dohrnii-ს, მცირე ზომის ზღვის ორგანიზმს, რომლის განსაკუთრებული ბიოლოგიური თავისებურება სიცოცხლის ციკლის განვითარების უკუმიმართულებით შეცვლის უნარია. ზრდასრული მედუზა დაზიანების, არასასურველი გარემო პირობების ან დაბერების შემდეგ შეიძლება პოლიპის, ანუ განვითარების უფრო ადრეული სტადიის მდგომარეობას დაუბრუნდეს. ამ პროცესში მნიშვნელოვანი როლი ენიჭება უჯრედების გადაპროგრამირებასა და ტრანსდიფერენციაციას. [1–3] (OUP Academic)
თუმცა „უკვდავი მედუზა“ არ ნიშნავს ორგანიზმს, რომელიც ვერასდროს კვდება. მას შეიძლება საფრთხე შეუქმნას მტაცებელმა, ინფექციამ, გარემოს ცვლილებამ ან სხვა ფიზიკურმა ფაქტორმა. მეცნიერებისთვის ამ სახეობის მთავარი მნიშვნელობა ადამიანის „უკვდავებაში“ კი არა, დაბერების, უჯრედული პლასტიკურობისა და რეგენერაციის მექანიზმების შესწავლის შესაძლებლობაში მდგომარეობს.
პრობლემის აღწერა
ადამიანის დაბერება მრავალფაქტორული ბიოლოგიური პროცესია, რომელიც დაკავშირებულია უჯრედების ფუნქციის ცვლილებასთან, გენომის დაზიანების დაგროვებასთან, ქსოვილების რეგენერაციის შესაძლებლობის შემცირებასთან და სხვა პროცესებთან. მეცნიერებისთვის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი კითხვა სწორედ ის არის, შესაძლებელია თუ არა უკვე სპეციალიზებული უჯრედების მდგომარეობის შეცვლა და მათი განვითარების უფრო ადრეულ ეტაპთან დაკავშირებული თვისებების დაბრუნება.
Turritopsis dohrnii ამ თვალსაზრისით განსაკუთრებით საინტერესო ბუნებრივი მოდელია. სახეობის ზრდასრულ მედუზას შეუძლია სიცოცხლის ჩვეულებრივი ციკლის საპირისპირო მიმართულებით განვითარება — მედუზის მდგომარეობიდან პოლიპის მდგომარეობაში დაბრუნება. [1,2]
ეს მექანიზმი პირველად სამეცნიერო ლიტერატურაში ათწლეულების წინ აღწერეს. 1996 წელს გამოქვეყნებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ Turritopsis-ის ზრდასრულ მედუზას შეუძლია პოლიპის სტადიაში დაბრუნება და ამ პროცესში უჯრედების ტრანსდიფერენციაცია მონაწილეობს. [2] (PubMed)
დღეს ეს მოვლენა განსაკუთრებით საინტერესოა განვითარების ბიოლოგიისა და რეგენერაციული მედიცინის მიმართულებებისთვის, თუმცა მისი პირდაპირ ადამიანზე გადატანა ამ ეტაპზე შეუძლებელია.
სამეცნიერო და კლინიკური ანალიზი
Turritopsis dohrnii-ს ჩვეულებრივი სიცოცხლის ციკლი იწყება განვითარების ადრეული სტადიებიდან და საბოლოოდ მედუზის ფორმირებით გრძელდება. სხვა მრავალი მედუზისგან განსხვავებით, ამ სახეობას შეუძლია ზრდასრულ მდგომარეობაში ყოფნის შემდეგ განვითარების მიმართულება შეცვალოს.
როდესაც მედუზა განიცდის მნიშვნელოვან ფიზიკურ დაზიანებას, შიმშილს, არასასურველ გარემო პირობებს ან დაბერებას, ის კარგავს ჩვეულებრივ ფორმას და გადადის შუალედურ მდგომარეობაში, რომელსაც ცისტის სტადია ეწოდება. ამის შემდეგ ხდება პოლიპის ფორმირება. კვლევების მიხედვით, ამ გარდაქმნაში უჯრედული ტრანსდიფერენციაცია და ქსოვილების მნიშვნელოვანი რეორგანიზაცია მონაწილეობს. [1,2] (PubMed)
ტრანსდიფერენციაცია ნიშნავს პროცესს, როდესაც უკვე სპეციალიზებული უჯრედი საკუთარ იდენტობას ცვლის და სხვა ტიპის სპეციალიზებული უჯრედის თვისებებს იძენს. სწორედ ამ პროცესის შესწავლა წარმოადგენს ერთ-ერთ მთავარ მიზეზს, რის გამოც Turritopsis dohrnii თანამედროვე ბიოლოგიისთვის საინტერესო ორგანიზმად რჩება.
2019 წლის კვლევაში მეცნიერებმა მედუზის, პოლიპისა და ცისტის სტადიების გენეტიკური აქტივობის პროფილები შეადარეს. ცისტის სტადიაში გამოვლინდა ისეთი ბიოლოგიური პროცესების ცვლილებები, რომლებიც დაკავშირებულია დნმ-ის დაზიანების პასუხთან, დნმ-ის აღდგენასთან, ტელომერაზის აქტივობასთან და გენეტიკური ელემენტების რეგულაციასთან. ავტორებმა ეს მონაცემები სიცოცხლის ციკლის უკუმიმართულებით განვითარების შესაძლო მექანიზმებთან დააკავშირეს. [1] (PubMed)
განსაკუთრებული მნიშვნელობა ჰქონდა 2021 წელს გამოქვეყნებულ კვლევას, რომელშიც მკვლევრებმა Turritopsis dohrnii-ს სიცოცხლის ციკლის რამდენიმე ეტაპზე გენების აქტივობის ცვლილებები შეისწავლეს. ცისტის სტადიაში გამდიდრებული იყო გენების ჯგუფები, რომლებიც დაკავშირებულია დაბერებასთან და სიცოცხლის ხანგრძლივობასთან, დნმ-ის აღდგენასთან, დნმ-ის დაზიანებაზე პასუხთან და უჯრედული პროცესების რეგულაციასთან. [3] (OUP Academic)
ამასთან, მნიშვნელოვანია კვლევის შედეგების სწორად ინტერპრეტაცია. მეცნიერებმა არ აღმოაჩინეს ერთი კონკრეტული „უკვდავების გენი“. პირიქით, მონაცემები მიუთითებს მრავალრიცხოვანი გენეტიკური პროცესების ურთიერთქმედებაზე, რომლებიც ორგანიზმის განვითარების უკუმიმართულებით შეცვლაში შეიძლება მონაწილეობდეს.
კვლევამ ასევე აჩვენა, რომ პოლიპში, რომელიც უკუმიმართული განვითარების შედეგად წარმოიქმნა, გენების აქტივობის პროფილი მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდა ჩვეულებრივი გზით წარმოქმნილი პოლიპისგან. ცვლილებები შეეხებოდა ქრომატინის რემოდელირებას, ქსოვილების რეორგანიზაციას, უჯრედგარე მატრიქსის ცვლილებასა და განვითარების პროცესებთან დაკავშირებულ გენებს. [3] (OUP Academic)
სტატისტიკა და მტკიცებულებები
Turritopsis dohrnii ძალიან მცირე ზომის ორგანიზმია და ზრდასრული მედუზა რამდენიმე მილიმეტრს აღწევს. მისი მნიშვნელობა ზომას კი არა, უნიკალურ განვითარების შესაძლებლობას უკავშირდება.
2019 წლის კვლევაში მკვლევრებმა ორგანიზმის სხვადასხვა განვითარების ეტაპის გენეტიკური მასალა შეისწავლეს და თითოეული ეტაპისთვის ათიათასობით გენეტიკური ჩანაწერი მიიღეს. ამან შესაძლებელი გახადა იმის შეფასება, თუ როგორ იცვლება გენების აქტივობა მედუზიდან ცისტამდე და შემდეგ პოლიპამდე გადასვლისას. [1] (PubMed)
2021 წლის კვლევაში შეიქმნა უფრო სრულყოფილი ტრანსკრიპტომული პროფილი და გაანალიზდა განვითარების ოთხი ეტაპი — კოლონიური პოლიპი, მედუზა, ცისტა და უკუმიმართული განვითარების შედეგად წარმოქმნილი პოლიპი. კვლევაში აღწერილია გენების აქტივობის მნიშვნელოვანი ცვლილებები, მათ შორის დნმ-ის აღდგენის, დაბერების, უჯრედული განვითარების, ქრომატინის რემოდელირებისა და ქსოვილების რეორგანიზაციის მიმართულებით. [3] (OUP Academic)
ეს მტკიცებულებები აჩვენებს, რომ სიცოცხლის ციკლის უკუსვლა რეალური ბიოლოგიური მოვლენაა. თუმცა ისინი არ ადასტურებს, რომ ადამიანის დაბერების პროცესის შეჩერება ან უკან დაბრუნება უკვე შესაძლებელია.
აქ განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია განსხვავება ორ ცნებას შორის: ორგანიზმის განვითარების ეტაპის შეცვლა და ადამიანის ორგანიზმის დაბერების შეჩერება ერთი და იგივე ბიოლოგიური მოვლენა არ არის.
საერთაშორისო გამოცდილება
Turritopsis dohrnii საერთაშორისო სამეცნიერო საზოგადოებისთვის ძირითადად განვითარების ბიოლოგიისა და უჯრედული რეპროგრამირების კვლევის მოდელს წარმოადგენს. მისი შესწავლა დაკავშირებულია იმ უფრო ფართო სამეცნიერო მიმართულებასთან, რომელიც ცდილობს გაიგოს, როგორ იცვლება უჯრედის მდგომარეობა და როგორ შეიძლება სპეციალიზებული უჯრედების ფუნქციური თვისებების გარდაქმნა.
2019 და 2021 წლების კვლევები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია იმიტომ, რომ მათ Turritopsis dohrnii-ს სიცოცხლის ციკლის უკუმიმართულებით განვითარების დროს გენეტიკური აქტივობის ცვლილებების შესწავლის შესაძლებლობა შექმნა. [1,3] (OUP Academic)
ამასთან, აღნიშნული კვლევები ძირითადად ფუნდამენტური მეცნიერების სფეროს ეკუთვნის. ისინი არ წარმოადგენს კლინიკურ კვლევებს და არ იძლევა საფუძველს ადამიანებში დაბერების საწინააღმდეგო მკურნალობის გამოყენებისთვის.
რეგენერაციული მედიცინის თვალსაზრისით საინტერესოა თავად პრინციპი — როგორ ახერხებს ბუნებრივი ორგანიზმი უჯრედული მდგომარეობის შეცვლას ისე, რომ ქსოვილების სტრუქტურა ხელახლა ჩამოყალიბდეს. მსგავსი მექანიზმების უკეთ გაგებამ მომავალში შესაძლოა ხელი შეუწყოს ადამიანის ქსოვილების რეგენერაციის შესახებ ცოდნის გაფართოებას, თუმცა ეს სამეცნიერო შესაძლებლობაა და არა დადასტურებული სამკურნალო მეთოდი.
საქართველოს კონტექსტი
საქართველოსთვის Turritopsis dohrnii-ს შესახებ სამეცნიერო ინფორმაცია უპირველესად საგანმანათლებლო და სამეცნიერო მნიშვნელობისაა. მისი მაგალითი კარგად აჩვენებს, რამდენად განსხვავებული შეიძლება იყოს სიცოცხლის ციკლი სხვადასხვა მრავალუჯრედიან ორგანიზმში და რატომ არის მნიშვნელოვანი ფუნდამენტური ბიოლოგიის კვლევა.
ადამიანის ჯანმრთელობასთან დაკავშირებული ნებისმიერი დასკვნის გაკეთებისას აუცილებელია მკაფიო გამიჯვნა ექსპერიმენტულ ბიოლოგიასა და კლინიკურ მედიცინას შორის. ამ თემაზე ინფორმაცია სწორედ ამ პრინციპით უნდა შეფასდეს, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც პოპულარულ მედიაში „უკვდავი მედუზის“ შესახებ საუბარი ზოგჯერ ადამიანის გაახალგაზრდავების შესაძლებლობას უკავშირდება.
საქართველოს სამედიცინო და აკადემიური სივრცისთვის ასეთი კვლევების მნიშვნელობა ასევე იმაში მდგომარეობს, რომ ისინი აჩვენებს ფუნდამენტური მეცნიერების როლს მომავალი სამედიცინო ტექნოლოგიების განვითარებაში. აკადემიური ინფორმაციისა და სამეცნიერო პუბლიკაციების გავრცელებისთვის მნიშვნელოვანია პროფესიული სივრცეების გამოყენება, მათ შორის საქართველოს სამედიცინო ჟურნალი.
სამედიცინო ინფორმაციის ხარისხის, სტანდარტებისა და პროფესიული სანდოობის საკითხები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მაშინ, როდესაც სამეცნიერო აღმოჩენა ფართო საზოგადოებისთვის პოპულარული ფორმით ვრცელდება. ამ თვალსაზრისით სამეცნიერო წყაროების გადამოწმება და მათი კლინიკურ რეკომენდაციებთან გამიჯვნა აუცილებელი ნაწილია.
მითები და რეალობა
მითი: „უკვდავი მედუზა საერთოდ ვერ კვდება.“
რეალობა: „უკვდავი“ მისი პოპულარული სახელია. ორგანიზმს შეუძლია სიცოცხლის ციკლის უკუმიმართულებით შეცვლა, მაგრამ ეს არ იცავს მას მტაცებლებისგან, ინფექციებისგან ან სხვა გარემოსა და ფიზიკური ფაქტორებისგან.
მითი: „მედუზამ ადამიანის გაახალგაზრდავების მექანიზმი აღმოაჩინა.“
რეალობა: კვლევები აჩვენებს, რომ ამ ორგანიზმში ხდება უჯრედული რეპროგრამირება და განვითარების უკუსვლა, მაგრამ არ არსებობს მტკიცებულება, რომ იგივე მექანიზმის ადამიანის ორგანიზმში უსაფრთხოდ გამოყენება შესაძლებელია. [1,3]
მითი: „აღმოჩენილია უკვდავების ერთი კონკრეტული გენი.“
რეალობა: კვლევებში გამოვლენილია მრავალი გენეტიკური პროცესის ცვლილება, მათ შორის დნმ-ის აღდგენის, დაბერების, ქრომატინის ორგანიზებისა და უჯრედული განვითარების მიმართულებებით. ერთი კონკრეტული „უკვდავების გენი“ აღმოჩენილი არ არის. [3]
მითი: „ამ კვლევის საფუძველზე უკვე შესაძლებელია დაბერების მკურნალობა.“
რეალობა: Turritopsis dohrnii-ს კვლევა ფუნდამენტური მეცნიერების მიმართულებას მიეკუთვნება. მისი შედეგები საინტერესოა დაბერებისა და რეგენერაციის ბიოლოგიისთვის, მაგრამ ადამიანის სამკურნალო მეთოდად მისი გამოყენება დადასტურებული არ არის.
ხშირად დასმული კითხვები (Q&A)
რა არის „უკვდავი მედუზა“?
ეს არის Turritopsis dohrnii — მცირე ზომის ზღვის ორგანიზმი, რომელსაც ზრდასრული მედუზის მდგომარეობიდან პოლიპის განვითარების სტადიაზე დაბრუნება შეუძლია. [1,3]
რას ნიშნავს სიცოცხლის ციკლის უკუმიმართულებით განვითარება?
ეს ნიშნავს, რომ ზრდასრული მედუზა გარკვეული პირობების დროს კარგავს მედუზისთვის დამახასიათებელ სტრუქტურებს და საბოლოოდ პოლიპის მდგომარეობას უბრუნდება.
რა როლი აქვს უჯრედების ტრანსდიფერენციაციას?
ტრანსდიფერენციაციის დროს სპეციალიზებული უჯრედები ცვლიან თავიანთ ფუნქციურ იდენტობას. Turritopsis dohrnii-ს შემთხვევაში ეს პროცესი სიცოცხლის ციკლის უკუმიმართულებით განვითარების ერთ-ერთ მნიშვნელოვან კომპონენტად მიიჩნევა. [1,2]
შეიძლება თუ არა ეს მექანიზმი ადამიანებში გამოყენება?
ამჟამად არა. მედუზის ბიოლოგიური მექანიზმების შესწავლა შეიძლება მნიშვნელოვანი იყოს ფუნდამენტური მეცნიერებისთვის, მაგრამ ადამიანის ორგანიზმზე მისი პირდაპირი გადატანა არ არის დადასტურებული.
შეიძლება თუ არა „უკვდავი მედუზა“ სამუდამოდ ცხოვრობდეს?
თეორიულად მისი სიცოცხლის ციკლის განმეორებითი უკუსვლა შეიძლება დაბერებით გამოწვეული სიკვდილის თავიდან აცილების შესაძლებლობას ქმნიდეს, მაგრამ ბუნებაში ორგანიზმი მაინც შეიძლება მოკვდეს სხვა მიზეზებით. [1–3]
დასკვნა — საზოგადოებრივი ჯანდაცვის პერსპექტივით
Turritopsis dohrnii მეცნიერებისთვის საინტერესოა არა იმიტომ, რომ ადამიანისთვის უკვდავების შესაძლებლობა უკვე შექმნა, არამედ იმიტომ, რომ ბუნებაში არსებობს მრავალუჯრედიანი ორგანიზმი, რომელსაც განვითარების ეტაპის უკან დაბრუნება შეუძლია.
კვლევები მიუთითებს, რომ ამ პროცესში ჩართულია უჯრედული რეპროგრამირება, ტრანსდიფერენციაცია, დნმ-ის აღდგენის მექანიზმები, ქრომატინის ორგანიზება და სხვა რთული გენეტიკური პროცესები. [1,3] (OUP Academic)
ამ აღმოჩენების მნიშვნელობა ადამიანის მედიცინისთვის ჯერჯერობით არ არის კლინიკური, თუმცა ისინი ხელს უწყობს მეცნიერების მიერ დაბერების, უჯრედული პლასტიკურობისა და რეგენერაციის ბიოლოგიის უკეთ გაგებას. სწორედ ამგვარი ფუნდამენტური კვლევებიდან შეიძლება მომავალში ახალი სამეცნიერო მიმართულებები განვითარდეს.
ამ თემაზე მკითხველისთვის მნიშვნელოვანია ერთი ძირითადი განსხვავების შენარჩუნება: მედუზის უნიკალური ბიოლოგიური შესაძლებლობა დადასტურებული ფაქტია, ხოლო ადამიანის გაახალგაზრდავება ან უკვდავება ამ აღმოჩენიდან გამომდინარე ჯერ კიდევ სამეცნიერო ფანტაზიის სფეროა.
წყაროები
- Matsumoto Y, Miglietta MP. Transcriptome Characterization of Reverse Development in Turritopsis dohrnii (Hydrozoa, Cnidaria). Mar Genomics. 2019. PubMed — კვლევის ჩანაწერი
- Piraino S, Boero F, Aeschbach B, Schmid V. Reversing the Life Cycle: Medusae Transforming into Polyps and Cell Transdifferentiation in Turritopsis nutricula. Biol Bull. 1996;190(3):302–312. PubMed — კვლევის ჩანაწერი
- Matsumoto Y, Miglietta MP. Cellular Reprogramming and Immortality: Expression Profiling Reveals Putative Genes Involved in Turritopsis dohrnii’s Life Cycle Reversal. Genome Biol Evol. 2021;13(7):evab136. (OUP Academic)
- Miglietta MP, Lessios HA. A Silent Invasion. Biol Invasions. 2009.
- საქართველოს სამედიცინო ჟურნალი — აკადემიური სამედიცინო პუბლიკაციების სივრცე.
