Turritopsis dohrnii — единственная в мире биологически бессмертная медуза

Кто такая Turritopsis dohrnii и почему её называют бессмертной медузой

Turritopsis dohrnii — вид крошечных морских медуз из класса гидроидных (Hydrozoa), отряда Anthoathecata и семейства Oceaniidae. Устоявшегося русского видового названия у неё нет: в текстах используют либо латинское Turritopsis dohrnii, либо обиходное «бессмертная медуза». Латинское название на русский язык обычно передают как «туритопсис дорнии»; видовой эпитет dohrnii — это фамилия немецкого зоолога Антона Дорна, которому посвятил свою находку описавший вид в 1883 году биолог Август Вейсман.

Слава «бессмертной» пришла к медузе намного позже её научного описания — только в конце XX века, когда биологи экспериментально подтвердили её уникальную способность возвращаться из взрослой стадии в детскую, минуя смерть от старения. Именно эта способность — а не мифическая неуязвимость — и сделала крошечное существо известным на весь мир.

Turritopsis nutricula или Turritopsis dohrnii: как правильно называть медузу

В интернете «бессмертную» медузу до сих пор нередко называют Turritopsis nutricula — и это устаревшая ошибка, которая тянется из ранних научных публикаций. Первое подробное описание феномена в 1996 году итальянские биологи Стефано Пирайно, Фердинандо Боэро и их коллеги опубликовали именно под названием Turritopsis nutricula, потому что таксономия рода тогда была не разработана и виды путали между собой.

В 2009 году американские зоологи Мария Пиа Мильетта и Гарольд Лессиос провели молекулярно-генетическое исследование и показали: настоящая Turritopsis nutricula — самостоятельный вид, распространённый только в западной Атлантике, который не демонстрирует способности к обратному развитию во взрослом состоянии. А вид, о «бессмертии» которого пишут во всём мире, — это Turritopsis dohrnii, описанный ещё в 1883 году и с тех пор расселившийся по всей планете. Именно это исправленное название и закрепилось в современной научной литературе.

Как выглядит и где обитает бессмертная медуза

Взрослая Turritopsis dohrnii достигает всего 4–4,5 мм в диаметре — она заметно меньше ногтя мизинца. Прозрачный колоколообразный купол окружён щупальцами: у молодых особей их 8, у взрослых — от 80 до 90. Сквозь полупрозрачное тело хорошо виден ярко-красный желудок, из-за которого медузу иногда сравнивают с крошечным рубиновым фонариком. Донная стадия — полип — ещё мельче: новые медузы отпочковываются от колонии полипов диаметром около 1 мм.

Вид впервые описали в Средиземном море, однако сегодня Turritopsis dohrnii встречается практически во всех тёплых и умеренных морях планеты — в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. Такое расселение — не природная случайность: устойчивость полипов позволяет им переживать долгие переходы в балластных водах грузовых судов, поэтому вид считают одним из скрытых морских «путешественников-невидимок». Комфортный для медузы диапазон температуры воды — от 14 до 25 °C.

Чем питается бессмертная медуза

• Зоопланктон

  Основа рациона взрослой медузы — мелкие рачки-копеподы и другой зоопланктон, которых она ловит стрекательными клетками на щупальцах.

• Икра и личинки рыб

  В рацион также входят икра рыб и мельчайшие личиночные стадии других морских организмов, попадающие в щупальца во время дрейфа в толще воды.

• Донная стадия

  На стадии полипа медуза неподвижна и питается тем же мелким планктоном, что оседает на дно или проплывает рядом с колонией.

Сколько живёт бессмертная медуза Turritopsis dohrnii

Здесь важно различать два вопроса. Отдельная медуза как физическое тело живёт недолго: она отпочковывается от полипа размером около 1 мм и уже через 18–30 дней — срок зависит от температуры воды — становится половозрелой, после чего размножается половым путём и, как правило, погибает, как и любая другая медуза. Сама по себе стадия медузы не бессмертна.

Бессмертна не отдельная особь, а генетическая линия. Если медуза оказывается в стрессовых условиях — от голода, ранения, резкого перепада солёности или температуры до простого старения, — вместо гибели она способна запустить обратное развитие и превратиться в полип, генетически идентичный себе прежней. Этот полип снова отпочковывает медуз, и цикл повторяется заново. Теоретически такой перезапуск можно повторять бесконечно — именно поэтому линию Turritopsis dohrnii называют биологически бессмертной, а не отдельную медузу.

Как проходит цикл перерождения медузы

1. Оплодотворённая яйцеклетка развивается в свободно плавающую личинку — планулу.
2. Планула оседает на твёрдую поверхность на дне и превращается в полип, который путём почкования образует колонию генетически идентичных полипов.
3. От колонии отпочковываются крошечные медузы размером около 1 мм и переходят к свободному плаванию.
4. В течение нескольких недель медуза вырастает и становится половозрелой, после чего размножается половым путём.
5. Если медуза стареет, получает повреждение или сталкивается с резким ухудшением условий среды, вместо гибели она втягивает щупальца, оседает на дно и сжимается в бесформенный комок клеток — стадию цисты.
6. В течение 24–72 часов клетки цисты перестраиваются, и из неё вырастает новый полип, генетически идентичный исходной медузе, — жизненный цикл начинается заново.

Трансдифференциация клеток: научный механизм омоложения

Ключевой процесс, лежащий в основе «бессмертия» медузы, называется трансдифференциацией — это превращение уже полностью специализированной клетки одного типа сразу в клетку другого типа, минуя стадию нейтральной стволовой клетки. У большинства животных такая смена клеточной специализации либо вовсе невозможна, либо крайне ограничена.

Стефано Пирайно с коллегами ещё в 1996 году экспериментально показали: при обратном развитии клетки внешнего слоя купола медузы (экзумбреллы) меняют специализацию и превращаются в клетки полипа — эпителиальные, нервные, стрекательные. При этом даже фрагменты медузы, полностью лишённые резервных недифференцированных клеток (так называемых i-клеток), способны пройти весь цикл превращения в полип. Это значит, что решающую роль играет именно смена специализации уже зрелых клеток, а не деление запасных стволовых клеток.

Переходную стадию между медузой и полипом называют цистой: на протяжении 24–72 часов купол исчезает полностью, тело превращается в бесформенное скопление клеток без каких-либо признаков медузы, а затем в этом же комке проступают черты полипа — щупальца, ротовое отверстие, ствол будущей колонии.

История открытия бессмертной медузы

Феномен обратного развития заметили случайно. В 1988 году немецкий студент-биолог Кристиан Зоммер вместе с итальянским коллегой Джорджо Бавестрелло собирал гидроидных полипов у побережья Рапалло в Италии для лабораторных наблюдений. Медузы, которых студенты держали в банках, вместо того чтобы, повзрослев, отложить потомство и погибнуть, неожиданно начали оседать на дно и снова превращаться в полипов — хотя никто специально не создавал для этого условий.

Открытие не сразу оценили по достоинству: потребовалось почти десять лет наблюдений и экспериментов, прежде чем в 1996 году Стефано Пирайно, Фердинандо Боэро и их коллеги из университетов Генуи и Лечче опубликовали в журнале Biological Bulletin статью «Reversing the life cycle», подробно описавшую механизм обратного развития. Широкая мировая известность пришла к медузе ещё позже, в 2012 году, после большого материала в журнале The New York Times Magazine — именно тогда за видом окончательно закрепилось прозвище «бессмертная медуза».

Что рассказал геном медузы о механизмах старения

В 2022 году группа испанских биологов из Университета Овьедо во главе с Марией Паскуаль-Торнер впервые полностью расшифровала геном Turritopsis dohrnii и сравнила его с геномом близкого родственника — медузы Turritopsis rubra, которая не способна к обратному развитию во взрослом состоянии. Результаты опубликовал журнал Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

У Turritopsis dohrnii обнаружили увеличенное число копий генов, отвечающих за репликацию и починку повреждённой ДНК, а также генов защиты от окислительного стресса и поддержания длины теломер — концевых участков хромосом, укорочение которых у большинства животных, включая человека, считается одним из биологических часов старения.

Стоит отметить, что выводы этой работы приняли не безоговорочно: в 2023 году зоолог Мария Пиа Мильетта, одна из авторов таксономической ревизии рода, опубликовала в том же журнале критический комментарий, поставивший под сомнение исходное допущение исследования о том, что вид сравнения — Turritopsis rubra — вообще не способен к перерождению. Это не отменяет ценности расшифровки генома, но напоминает: молекулярные механизмы «бессмертия» медузы всё ещё активно исследуются, а не считаются полностью раскрытыми.

Правда ли, что бессмертную медузу нельзя убить

Нет — и это ключевое уточнение, без которого разговор о «бессмертии» медузы превращается в миф. Turritopsis dohrnii биологически бессмертна в узком смысле: она способна бесконечно избегать смерти именно от старения. Но она остаётся крошечным беззащитным организмом и погибает от тех же причин, что и любая другая медуза: её едят рыбы, другие медузы и гребневики, она гибнет от болезней, паразитов и просто от физического разрушения тела.

Есть и ещё одно ограничение: обратное развитие надёжно подтверждено экспериментально прежде всего для уже сформировавшихся медуз. Если совсем юная, ещё не созревшая особь попадает в стрессовые условия — например, голодает, — она с большей вероятностью просто погибнет, чем запустит перерождение. Поэтому «бессмертие» Turritopsis dohrnii правильнее описывать не как неуязвимость, а как редчайшую в природе способность отменять последствия старения при подходящих условиях.

Биологическое бессмертие и рекордное долголетие — в чём разница

Самые долгоживущие и «бессмертные» животные планеты

Зачем учёные изучают бессмертную медузу

• Изучение старения

  Гены починки ДНК и поддержания теломер, найденные у Turritopsis dohrnii, помогают понять, какие молекулярные механизмы в принципе способны замедлять или обращать вспять возрастные изменения в клетке.

• Регенеративная медицина

  Трансдифференциация — превращение зрелой клетки одного типа в клетку другого типа — интересна как модель для будущих методов восстановления повреждённых тканей без использования эмбриональных стволовых клеток.

• Осторожность в выводах

  Механизмы медузы устроены иначе, чем у человека, и напрямую перенести их на человеческий организм пока невозможно: речь идёт о фундаментальном исследовании, а не о готовых способах продления жизни.

Источники: Piraino S., Boero F., Aeschbach B., Schmid V., Biological Bulletin (1996); Miglietta M.P., Lessios H.A., Biological Invasions (2009); Matsumoto Y., Piraino S., Miglietta M.P., G3: Genes, Genomes, Genetics (2019); Pascual-Torner M. et al., Proceedings of the National Academy of Sciences (2022); Miglietta M.P., Proceedings of the National Academy of Sciences (2023); Nielsen J. et al., Science (2016); Martinez D.E., Experimental Gerontology (1998); World Register of Marine Species (WoRMS).