Odkryto tajemnicę regeneracji kończyn u salamander

Naukowcy z Uniwersytetu Harwarda odkryli mechanizm odpowiadający za pełną regenerację kończyn u salamandry meksykańskiej – gatunku drapieżnego płaza wodnego, w Meksyku i świecie anglojęzycznym nazywanego aksolotlem. Odkrycie jest przełomem w medycynie regeneracyjnej ludzi.

Salamandry – aksolotle i medycyna regeneracyjna

.Aksolotle czyli salamandry meksykańskie od dawna słyną z niebywałej zdolności regeneracji utraconych kończyn a nawet tak skomplikowanych struktur jak części mózgu, rdzenia kręgowego, serca, a nawet części oczu. W związku z tym od dawna były gatunkiem popularnym w laboratoriach naukowych. Teraz badacze z Harvard University ogłosili, że odkryli mechanizm stojący za tą niezwykłą umiejętnością regeneracji. Okazało się, że po utracie kończyny u salamandry meksykańskiej aktywują się komórki macierzyste w całym ciele płaza, a nie tylko w miejscu urazu. Silnie uczestniczy w tym reakcja stresowa.

„Wykazaliśmy, jak ważną rolę odgrywa hormon stresowy – adrenalina w przygotowaniu komórek do regeneracji” – mówi dr Duygu Payzin-Dogru, główna badania przedstawionego na łamach magazynu „Cell”.

Odkrycie może z czasem doprowadzić do medycznych przełomów.

„Ponieważ adrenalina występuje również u ludzi, oznacza to, że możemy wykorzystać część mechanizmów zaobserwowanych u aksolotla, aby być może poprawić procesy regeneracyjne u człowieka. Dysponujemy podobnymi elementami – musimy jedynie znaleźć właściwy sposób, by je zastosować” – wyjaśniają naukowcy.

Niektórzy badacze podejrzewają, że pradawny wspólny przodek wszystkich czworonogów (grupy kręgowców o czterech kończynach, do której należą płazy, ptaki i ssaki) potrafił regenerować kończyny, lecz zdolność ta została utracona w większości linii ewolucyjnych.

W 2018 roku zespół z Harvardu wykazał, że amputacja kończyny wywołuje u aksolotli proliferację komórek w całym organizmie – nawet w kończynach i narządach, które nie zostały uszkodzone, jednak mechanizmy kierujące tą reakcją pozostawały niejasne. Ustalenie ich zajęło zespołowi ponad sześć lat i wymagało współpracy prawie 40 naukowców.

Odkryli oni, że ta ogólnoustrojowa reakcja jest koordynowana przez sieć sygnalizacji opartej na adrenalinie – część współczulnego układu nerwowego, który kontroluje także mimowolne reakcje organizmu, takie jak praca serca, oddychanie i przepływ krwi w sytuacjach silnego stresu. To on odpowiada m.in. za słynną reakcję walki/ucieczki.

Aktywacja całego organizmu uczula też pozostałe kończyny na ewentualne zranienia i przyspiesza ich regenerację w razie potrzeby. „Zwierzę wydaje się tworzyć ogólnoustrojową, krótkotrwałą pamięć urazu. Coś wyczuwa uszkodzenie i przełącza organizm w tryb przygotowania na ewentualny kolejny uraz, aby móc zareagować się szybciej” – tłumaczy dr Payzin-Dogru.

Taka aktywacja utrzymuje się przez kilka tygodni.

„Uważam, że to zmiana paradygmatu. Sądzę, że zainspiruje ono wiele przyszłych prac, które będą starały się ustalić nie tylko, jak ten mechanizm działa u aksolotla, ale również jak funkcjonuje w innych organizmach” – mówi autorka odkrycia prof. Jessica Whited.

Medialna kariera aksolotli

.Aksolotle czyli salamandry meksykańskie są gatunkiem endemicznym Meksyku, a nazwę swoją zyskały na cześć azteckiego boga Xolotla – „wodnego potwora”, już w starożytności zasiedlającego wody jeziora Xochimilco (okolica miasta Meksyk). Słyną one nie tylko z niezwykłej umiejętności regeneracji kończyn, ale również z tego, że nawet w postaci dorosłego osobnika zachowują swój wygląd „dziecięcy”, charakterystyczny dla postaci larwalnej (neotenia): skrzela zewnętrzne, płetwiasty ogon i wodny tryb życia, zamiast przechodzić pełną metamorfozę jak inne płazy.

Ciało salamander meksykańskich jest miękkie, gładkie i pozbawione łusek, a barwa może być naturalna (ciemna, nakrapiana) lub, u osobników hodowlanych, albinosowa – biała lub różowa z czerwonymi skrzelami. Mają również trzy pary pierzastych skrzeli wystających po bokach głowy, co nadaje im charakterystyczny, „fantastyczny” wygląd. Do tego ich otwór gębowy zastygły jest w rysie, który ludziom przypomina „uśmiech Mona Lisy”: trochę nieśmiały, trochę smutny. Właśnie z powodu tego wyglądu aksolotle zrobiły w XXI w. zawrotną karierę.

Jego wizerunek trafił na T-shirty, pluszowe zabawki i naklejki, a następnie do gier komputerowych – największy rozgłos przyniosło mu pojawienie się w grze Minecraft w 2021 roku. Tam aksolotl stał się towarzyszem gracza w podwodnych przygodach, co uczyniło go rozpoznawalnym wśród milionów młodych użytkowników na całym świecie.

Zainteresowanie podsyciły też media społecznościowe – filmy z hodowli aksolotli na TikToku czy Instagramie zdobywają miliony wyświetleń, bo łączą naukową ciekawostkę z estetyką „cute” (ang. „słodki, rozkoszny”). Z tego powodu aksolotl stał się nie tylko internetową sensacją, ale i nieformalnym ambasadorem zagrożonych gatunków – także własnego. Z powodu bowiem rozwoju aglomeracji miasta Meksyk, wysuszaniu wód jeziora Xochimilco i zanieczyszczeń środowiska aksolotle są obecnie gatunkiem skrajnie zagrożonym wyginięciem. W środowisku naturalnym zachowało się już poniżej tysiąca osobników, a większość światowej populacji salamandry meksykańskiej występuje jedynie w sztucznych hodowlach dla celów laboratoryjnych i hobbistycznych.

W XXI wieku aksolotl zrobił karierę w sieci jako symbol spokoju, delikatności i odporności, a także „dziwnego uroku” natury.

Właśnie dlatego obrońcy środowiska naturalnego Meksyku postanowili wykorzystać nieco fantastyczny wygląd tego płaza i wynikającą z niego medialną karierę. Uniwersytet Narodowy w Meksyku (UNAM) prowadzi programy odtwarzania populacji aksolotli w naturalnych zbiornikach Xochimilco, a lokalne społeczności tworzą tzw. chinampas ecológicas – tradycyjne, pływające ogrody oczyszczające wodę i zapewniające schronienie tym płazom.

Instytucje edukacyjne oraz media wykorzystują sympatyczny wizerunek aksolotla jako symbol ekologicznej świadomości Meksyku. Powstają kampanie, filmy dokumentalne i materiały dla szkół, które łączą ciekawostki biologiczne z przesłaniem o ochronie bioróżnorodności. Dzięki temu aksolotl – dawniej zagrożony zapomnieniem – stał się bohaterem kulturowym i naukowym, przypominającym, że nawet najmniejsze stworzenia mogą zainspirować świat do troski o naturę.

Anna Druś, PAP/Marek Matacz/ad