Μια χελώνα 194 ετών ίσως κρατά το «κλειδί» της μακροζωίας– Το εντυπωσιακό εύρημα στο DNA της
Η ανακάλυψη που θα μπορούσε να προσφέρει νέα στοιχεία για την ανθρώπινη γήρανση
Snapshot
- Ο Τζόναθαν, μια χελώνα 194 ετών, παρουσιάζει μοριακά χαρακτηριστικά στα μιτοχόνδρια του που θυμίζουν νεότερα ζώα, υποδεικνύοντας διατήρηση κυτταρικής λειτουργίας παρά την προχωρημένη ηλικία του.
- Η μελέτη του DNA του Τζόναθαν αποκάλυψε 287 γενετικές παραλλαγές που σχετίζονται με επιδιόρθωση DNA, μεταβολισμό και προστασία από όγκους, καθώς και χαμηλά επίπεδα επιγενετικής αποδιοργάνωσης σε περιοχές που ρυθμίζουν την παραγωγή ενέργειας.
- Τα μιτοχόνδρια, ως κέντρα παραγωγής ενέργειας στα κύτταρα, φαίνεται ότι διατηρούνται σε καλύτερη λειτουργική κατάσταση στον Τζόναθαν, γεγονός που μπορεί να σχετίζεται με τη μακροζωία του.
- Η συλλογή DNA έγινε χωρίς επεμβατικές μεθόδους, χρησιμοποιώντας δείγματα από το εσωτερικό του στόματος της χελώνας, λόγω ανησυχιών για μόλυνση.
- Η έρευνα ανοίγει προοπτικές για κατανόηση μηχανισμών που διατηρούν την υγεία και παρατείνουν τη ζωή, αν και δεν έχει αποδειχθεί ότι οι μηχανισμοί αυτοί αιτιολογούν άμεσα τη μακροζωία του ζώου ή μπορούν να εφαρμοστούν στον άνθρωπο.
Έχει ζήσει περισσότερο από οποιονδήποτε άνθρωπο βρίσκεται σήμερα στη ζωή. Γεννήθηκε όταν η βασίλισσα Βικτωρία δεν είχε ακόμη ανέβει στον βρετανικό θρόνο, όταν ο Κάρολος Δαρβίνος ταξίδευε με το πλοίο Beagle και όταν ο κόσμος βρισκόταν ακόμη πολύ μακριά από τις τεχνολογικές επαναστάσεις που θα άλλαζαν την ιστορία του.
Σχεδόν δύο αιώνες αργότερα, ο Τζόναθαν - η γηραιότερη χελώνα στον κόσμο - εξακολουθεί να ζει στο νησί της Αγίας Ελένης, στον νότιο Ατλαντικό. Κινείται αργά, απολαμβάνει την τροφή του και περνά τις ημέρες του στους κήπους της επίσημης κατοικίας του κυβερνήτη του νησιού. Αυτό που τον κάνει μοναδικό δεν είναι μόνο η ηλικία του, η οποία εκτιμάται στα 194 χρόνια, αλλά και το γεγονός ότι οι επιστήμονες εντόπισαν στον οργανισμό του ενδείξεις ασυνήθιστα καλής διατήρησης ορισμένων κυτταρικών λειτουργιών.
Μια νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances, επιχειρεί να απαντήσει σε ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της βιολογίας: γιατί ορισμένα ζώα καταφέρνουν να επιβιώνουν για εξαιρετικά μεγάλα χρονικά διαστήματα, ενώ άλλα γερνούν και πεθαίνουν πολύ νωρίτερα;
Η απάντηση στην περίπτωση του Τζόναθαν ενδέχεται να κρύβεται σε έναν από τους σημαντικότερους μηχανισμούς των κυττάρων: τα μιτοχόνδρια, τις μικροσκοπικές δομές που παράγουν την ενέργεια που χρειάζεται ο οργανισμός για να λειτουργεί.
Μια χελώνα 194 ετών με κυτταρικά χαρακτηριστικά νεαρού ζώου
Το πιο εντυπωσιακό εύρημα της νέας έρευνας αφορά τη σύγκριση του γενετικού υλικού του Τζόναθαν με εκείνο νεότερων γιγάντιων χελωνών. Οι επιστήμονες εξέτασαν δείγματα DNA από τον οργανισμό του και τα συνέκριναν με αντίστοιχα δείγματα τεσσάρων άλλων χελωνών, διαφορετικών ηλικιών, μεταξύ των οποίων και μία μόλις πέντε ετών.
Παρότι ο Τζόναθαν έχει συμπληρώσει σχεδόν δύο αιώνες ζωής, ορισμένα μοριακά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τη λειτουργία των μιτοχονδρίων παρουσίαζαν ομοιότητες με εκείνα πολύ νεότερων ζώων.
Πιο συγκεκριμένα, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι ορισμένες περιοχές του DNA που ρυθμίζουν την παραγωγή ενέργειας στα κύτταρα εμφάνιζαν ασυνήθιστα χαμηλά επίπεδα επιγενετικής αποδιοργάνωσης.
Αυτό δεν σημαίνει ότι τα κύτταρά του είναι κυριολεκτικά πέντε ετών ή ότι ο οργανισμός του έχει σταματήσει να γερνά. Υποδηλώνει, ωστόσο, ότι κάποιοι μηχανισμοί του μπορεί να έχουν διατηρήσει τη λειτουργική τους σταθερότητα πολύ καλύτερα από ό,τι θα αναμενόταν για ένα ζώο τόσο προχωρημένης ηλικίας. Η διαπίστωση αυτή έχει ιδιαίτερη σημασία, καθώς η σταδιακή δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων συνδέεται στενά με τη γήρανση και με πολλές ασθένειες που εμφανίζονται σε μεγαλύτερες ηλικίες.
Τι είναι τα μιτοχόνδρια και γιατί μπορεί να κρατούν το «κλειδί» της μακροζωίας
Τα μιτοχόνδρια συχνά χαρακτηρίζονται ως τα «εργοστάσια παραγωγής ενέργειας» των κυττάρων. Είναι υπεύθυνα για τη μετατροπή των θρεπτικών συστατικών σε ενέργεια, επιτρέποντας στα κύτταρα να επιτελούν τις βασικές τους λειτουργίες.
Καθώς ένας οργανισμός μεγαλώνει, η αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας μπορεί να μειώνεται.
Τα μιτοχόνδρια σταδιακά παρουσιάζουν δυσλειτουργίες, οι οποίες συνδέονται με την εμφάνιση προβλημάτων στον μεταβολισμό, την κυτταρική φθορά και διάφορες παθήσεις.
Στην περίπτωση του Τζόναθαν, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι γενετικοί ρυθμιστές που επηρεάζουν τη λειτουργία αυτών των δομών έχουν διατηρηθεί σε αξιοσημείωτα καλή κατάσταση. Η ανακάλυψη γεννά το ερώτημα εάν η ικανότητα του οργανισμού του να διατηρεί αποτελεσματική την παραγωγή κυτταρικής ενέργειας αποτελεί έναν από τους βασικούς παράγοντες της μακροζωίας του.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η διατήρηση της σταθερότητας συγκεκριμένων γενετικών μηχανισμών μπορεί επίσης να συμβάλλει στην επιδιόρθωση βλαβών του DNA και στην προστασία των κυττάρων από τη φθορά του χρόνου. Πρόκειται, ωστόσο, για μια επιστημονική υπόθεση που χρειάζεται περαιτέρω διερεύνηση και όχι για αποδεδειγμένο μηχανισμό παράτασης της ζωής.
Πώς πήραν DNA από μια χελώνα σχεδόν δύο αιώνων
Η διαδικασία συλλογής του γενετικού υλικού είχε τις δικές της δυσκολίες. Ο Τζόναθαν είναι πλέον σχεδόν τυφλός, ωστόσο εξακολουθεί να αναγνωρίζει τη φωνή του κτηνιάτρου του, Τζο Χόλινς, ιδιαίτερα όταν πλησιάζει η ώρα του φαγητού. Ο κτηνίατρος αξιοποίησε αυτή τη συνήθεια για να συλλέξει δείγματα από το εσωτερικό του στόματός του.
Καθώς η χελώνα άνοιγε το στόμα περιμένοντας την τροφή της, εκείνος χρησιμοποιούσε ειδικό στυλεό για τη λήψη γενετικού υλικού. Οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να πραγματοποιήσουν αιμοληψία, καθώς οι αρχές της Αγίας Ελένης ανησυχούσαν για τον κίνδυνο μόλυνσης.Έτσι, η έρευνα βασίστηκε σε δείγματα που συλλέχθηκαν χωρίς επεμβατικές διαδικασίες. Η ανάλυση αποκάλυψε επίσης 287 γενετικές παραλλαγές ιδιαίτερες στον Τζόναθαν, ορισμένες από τις οποίες συνδέονται με μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA, ρύθμισης του μεταβολισμού και προστασίας από την ανάπτυξη όγκων.
Οι ερευνητές εξέτασαν ακόμη επιγενετικούς μηχανισμούς, δηλαδή χημικές τροποποιήσεις που επηρεάζουν τη λειτουργία των γονιδίων χωρίς να αλλάζουν την αλληλουχία του DNA.Η μελέτη έδειξε ότι, παρά τη συνολική γήρανση του οργανισμού του, συγκεκριμένες περιοχές διατηρούν μια αξιοσημείωτη μοριακή σταθερότητα.
Ο Τζόναθαν, η γηραιότερη χελώνα στον κόσμο
Ο Τζόναθαν έχει ζήσει δύο Παγκοσμίους Πολέμους και την άνοδο και πτώση αυτοκρατοριών
Ο Τζόναθαν εκτιμάται ότι γεννήθηκε γύρω στο 1832 και μεταφέρθηκε στην Αγία Ελένη το 1882, όταν ήταν ήδη πλήρως ανεπτυγμένος. Έκτοτε ζει στους χώρους της επίσημης κατοικίας του κυβερνήτη του νησιού, έχοντας παρακολουθήσει —με τον δικό του αργό ρυθμό— σχεδόν δύο αιώνες ανθρώπινης ιστορίας. Η ηλικία του έχει αναγνωριστεί από το βιβλίο των Ρεκόρ Γκίνες, το οποίο τον καταγράφει ως το γηραιότερο γνωστό εν ζωή χερσαίο ζώο.
Στη διάρκεια της ζωής του γνώρισε δύο Παγκοσμίους Πολέμους, την εξάπλωση του ηλεκτρισμού, την εμφάνιση των αυτοκινήτων και των αεροπλάνων, τις πρώτες διαστημικές αποστολές και την ψηφιακή εποχή.Σήμερα αντιμετωπίζει προβλήματα όρασης και όσφρησης, αλλά διατηρεί την όρεξή του και ανταποκρίνεται στους ανθρώπους που τον φροντίζουν.
Όταν ο Τζο Χόλινς άρχισε να εργάζεται στο νησί το 2009, παρατήρησε ότι η χελώνα δεν βρισκόταν στην καλύτερη δυνατή κατάσταση. Με την καθιέρωση μιας πιο προσεγμένης διατροφής, πλούσιας σε φρούτα και λαχανικά, η υγεία της βελτιώθηκε αισθητά.
Ο Τζόναθαν αποτελεί πλέον ένα από τα πιο αγαπημένα σύμβολα της Αγίας Ελένης, αλλά και ένα μοναδικό αντικείμενο επιστημονικής μελέτης. Μπορεί το μυστικό του Τζόναθαν να βοηθήσει τον άνθρωπο να ζήσει περισσότερο;Αυτό είναι το ερώτημα που απασχολεί περισσότερο τους ερευνητές.
Ο Στίβεν Όσταντ, επιστήμονας που μελετά τη γήρανση στο Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα και δεν συμμετείχε στη συγκεκριμένη μελέτη, δήλωσε στη Washington Post ότι η εξέλιξη έχει δοκιμάσει αμέτρητους βιολογικούς μηχανισμούς κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών.
Όπως εξήγησε, είναι πιθανό οι χελώνες να διαθέτουν μηχανισμούς προστασίας και επιδιόρθωσης του DNA τους οποίους η επιστήμη θα μπορούσε κάποια στιγμή να κατανοήσει και ενδεχομένως να αξιοποιήσει στην ανθρώπινη ιατρική. Δεν θα ήταν η πρώτη φορά που η μελέτη ενός ζώου οδηγεί σε σημαντικές θεραπευτικές εφαρμογές.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η έρευνα πάνω σε ουσίες που βρίσκονται στο δηλητήριο της σαύρας Gila, η οποία συνέβαλε στην ανάπτυξη φαρμάκων της κατηγορίας GLP-1.
Οι ερευνητές ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για θεραπείες που θα μπορούσαν να διατηρούν τη λειτουργία των μιτοχονδρίων σε καλύτερη κατάσταση καθώς γερνά ο ανθρώπινος οργανισμός.Αυτό δεν σημαίνει ότι η μακροζωία της χελώνας μπορεί να μεταφερθεί απευθείας στον άνθρωπο.
Οι βιολογικές διαφορές μεταξύ των ειδών είναι μεγάλες και τα αποτελέσματα της μελέτης προέρχονται από ένα μόνο εξαιρετικά ηλικιωμένο ζώο.
Επιπλέον, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη εάν οι συγκεκριμένοι μοριακοί μηχανισμοί αποτελούν την αιτία της μακροζωίας του Τζόναθαν ή απλώς ένα χαρακτηριστικό που τη συνοδεύει. Παρόλα αυτά, η έρευνα ανοίγει μια ενδιαφέρουσα προοπτική: να κατανοήσουμε καλύτερα όχι μόνο πώς παρατείνεται η ζωή, αλλά κυρίως πώς μπορεί να διατηρηθεί η υγεία για περισσότερα χρόνια.
Ο Τζόναθαν, η γηραιότερη χελώνα στον κόσμο
Η χελώνα που ίσως έχει ακόμη πολλά να μας διδάξει
Ο Τζόναθαν δεν αποτελεί το μοναδικό ζώο που μελετούν οι επιστήμονες αναζητώντας τα βιολογικά μυστικά της μακροζωίας. Οι φάλαινες της Γροιλανδίας, ορισμένα είδη καρχαριών και οι γυμνοί τυφλοπόντικες έχουν επίσης προσελκύσει το ενδιαφέρον των ερευνητών εξαιτίας της ασυνήθιστα μεγάλης διάρκειας ζωής τους ή της ανθεκτικότητάς τους σε ορισμένες ασθένειες.
Ωστόσο, ο Τζόναθαν προσφέρει κάτι σπάνιο: την ευκαιρία μελέτης ενός ζώου του οποίου η ηλικία τεκμηριώνεται ιστορικά και του οποίου ο οργανισμός έχει αντέξει σχεδόν δύο αιώνες.
Η επιστήμη δεν έχει ανακαλύψει ακόμη το μυστικό της μακροζωίας του. Έχει όμως εντοπίσει μοριακές ενδείξεις που αξίζει να διερευνηθούν. Και κάπως έτσι, μια γιγάντια χελώνα που εξακολουθεί να περιμένει καθημερινά τα αγαπημένα της λαχανικά σε ένα απομονωμένο νησί του Ατλαντικού μπορεί να προσφέρει πολύτιμες απαντήσεις σε ένα ερώτημα που συνοδεύει τον άνθρωπο εδώ και χιλιάδες χρόνια: γιατί γερνάμε και μέχρι πού μπορούμε να παρατείνουμε μια υγιή ζωή;
