Az alaszkai inupiatok több mint 1000 éve folytatnak bálnavadászatot a Jeges-tengeren. Az évszázadok során az itt élő emberek megtanulták értékelni a Föld leghosszabb életű emlőseinek létét. Vadászok generációi voltak képesek felismerni ugyanazokat az egyedeket a tengeren. A kutatók is az inupiat kapitányoktól tudták meg először, hogy egy grönlandi bálna két emberi életet él.
Sőt: a szakértők ma már azt gyanítják, hogy a grönlandi bálnák ennél tovább is élhetnek. Néhány, az 1900-as évek végén elejtett bálna zsírrétegeiben olyan régi szigonyhegyeket találtak, amelyek az 1800-as évek közepéről származtak. A grönlandi bálnák szemében, fülében és petesejtjeiben felhalmozódott molekuláris károsodás mérése alapján a kutatók úgy becsülik, hogy ezek az állatok akár 268 évig is élhetnek. A Nature folyóiratban pedig nemrég megjelent egy tanulmány, amely abban is nyomra vezet, hogy ezek az állatok hogyan tudnak ilyen sokáig élni: rendkívül jól tudják kijavítani a sérült DNS-t.
Nagy test, nagy kockázat
Az új kutatást Vera Gorbunova és Andrei Seluanov vezette, egy házaspár, akik mindketten a Rochesteri Egyetemen dolgoznak, és hosszú életű emlősöket, például denevéreket, hódokat és csupasz vakondpatkányokat, valamint grönlandi bálnákat tanulmányoznak. Kollégáikkal számos molekuláris alkalmazkodási módszert fedeztek fel, amelyek meghosszabbíthatják az állatok életét. A kutatások szerint ezek a fajok bizonyos fehérjék szintjének növelése és ezen fehérjék más molekulákkal való együttműködésének finom módosításai révén nyernek éveket.
„Nem új génekről van szó” – mondja Seluanov. Ez a felfedezés felveti annak lehetőségét, hogy hasonló változások reprodukálhatók lehetnek az emberekben is, hogy meghosszabbítsák egészséges élettartamunkat. „Csak egy kicsit kell módosítanunk a rendszert, hogy hasonlítson a csupasz vakondpatkányokban vagy a grönlandi bálnákban találtakhoz” – mondja a szakértő.
A grönlandi bálnák nemcsak hosszú élettartamuk, hanem hatalmas méretük miatt is lenyűgözők a kutatók számára. Egy grönlandi bálna súlya meghaladhatja a 88 tonnát. Ahhoz, hogy egyetlen petesejtből ilyen hatalmas test fejlődjön, rengeteg sejtosztódásra van szükség, és minden osztódásnál fennáll a kockázata, hogy a sejtek veszélyes mutációra tesznek szert, amely rákot okozhat.
„Olyan nagyok, hogy valamilyen módon védeni kell magukat, mert statisztikailag nagyon magas a rák kialakulásának esélye”
– mondja Gorbunova.
Minden állat rendelkezik valamilyen védekezési mechanizmussal a rák ellen. Egy gyakori stratégia, hogy a sejtek figyelemmel kísérik saját növekedésüket. Ha egy sejt kontrollálatlanul szaporodni kezd, képes elpusztítani önmagát. A szakértők régóta tűnődnek azon, hogy a nagyobb állatok, amelyek nagyobb kockázatnak vannak kitéve, vajon jobb védekezési mechanizmusokat fejlesztettek-e ki erre a problémára.
2015-ben a kutatók bizonyítékot is találtak arra, hogy valóban ez lehet a helyzet: az elefántok a p53 nevű rákellenes gén extra másolataival rendelkeznek. Ez az arzenál segíthet nekik a veszélyes sejtek megsemmisítésében. Gorbunova és Seluanov arra voltak kíváncsiak, hogy vajon a grönlandi bálnák is kifejlesztették-e ugyanezt a védekező mechanizmust. Hogy ezt kiderítsék, valami olyanra kellett vállalkozniuk, amit még soha senki nem tett meg: kísérleteket végezni élő bálnasejteken.
Azoknak a kutatóknak, akik a grönlandi bálnák szöveteit szeretnék tanulmányozni, hosszú utat kell megtenniük Alaszka északi partvidékére, ahol az inupiat bálnavadászok még mai is grönlandi bálnákra vadásznak, hogy táplálják közösségeiket. A kutatók tőlük szerezhetnek bálnaszöveteket, hogy aztán ezeket visszavigyék a laboratóriumaikba. A szövetek hazaszállítására való előkészítéséhez általában lefagyasztják a mintákat. Ez azonban nem volt lehetséges a rochesteri kutatók számára. „Ha lefagyasztjuk őket, akkor vége. A sejtek elpusztulnak” – mondja Seluanov.
Gorbunováék ezért hallgatókat küldtek Alaszkába, hogy megvárják, amíg az inupiat bálnavadászok partra hoznak egy állatot. A bálnavadász kapitány engedélyt adott nekik, hogy bálnákból bőr- és tüdőmintákat vegyenek. Az így nyert szöveteket aztán nem fagyasztották le, hanem jéggel egy hűtőtáskában csomagolták, majd a lehető leggyorsabban visszarepültek Rochesterbe.
A hibajavítás bajnokai
Megkönnyebbülésükre a sejtek túlélték az utat. A kutatóknak sikerült bálnasejtek populációit kitenyészteni, majd kísérletezni kezdtek ezekkel, például ultraibolya fénnyel bombázták őket, hogy megnézzék, a károsodás daganatsejtekké alakítja-e őket. A sejtek nagyon rugalmasnak bizonyultak a károsodással szemben, de nem úgy, mint az elefántsejtek. Károsodás esetén nem pusztultak el gyorsan, hanem megakadályozták a hibák felhalmozódását.
Amikor az ultraibolya fény egy DNS-szakaszt ér, azt ketté tudja törni. A sejtek képesek összeilleszteni a törött végeket, de ez a folyamat néha mutációkat okoz. Kiderült, hogy a grönlandi bálnák sejtjei rendkívül gyorsan rakják újra össze a DNS-üket, és ezt sokkal pontosabban teszik, mint más fajok. A kutatók ezután elkezdték keresni azokat a molekulákat, amelyeket a grönlandi bálnák a DNS-ük javításához használnak.
A felfedezés meglepetésként ért a kutatócsoportot, mivel egy másik kutatásban éppen azt próbálták feltárni, hogy a sejtek hogyan segíthetik a bálnákat az Északi-sarkvidék hideg vizeihez való alkalmazkodásban. A grönlandi bálna az egyetlen bálnafaj, amely egész évben ezekben a hideg vizekben él.
Kiderült, hogy a bálnák sejtjei nagy mennyiségben termelnek egy CIRBP nevű fehérjét. Ennek az a feladata, hogy felgyorsítsa más fehérjék termelődését, amelyek védik a sejteket a hideg által okozott károsodásoktól. Gorbunova és Seluanov azt is észrevették, hogy a bálnák DNS-e körül is sok CIRBP lebeg. És találtak egy 2018-ban publikált tanulmányt is, amely szerint a CIRBP segíthet a DNS javításában.
És valóban: amikor a kutatók a grönlandi bálna CIRBP génjét emberi sejtekbe illesztették, a DNS-javítás sebessége megduplázódott.
A DNS-javító fehérje és az azt termelő gén kulcsfontosságúnak tűnik a grönlandi bálnák hosszú élettartamának biztosításában. Az állatok élete során a sérült DNS felhalmozódik a testben, ami számos betegséghez vezethet a rákon kívül is. Amikor a kutatók a grönlandi bálna CIRBP génjét a muslicákba juttatták, azok hosszabb ideig éltek, mint azok a rovarok, akikben a gén normál változata volt jelen.
Az új kutatás így lehetséges magyarázatot kínál arra, hogy a grönlandi bálnák miért élnek olyan sokáig, még más nagy bálnákhoz képest is. A nagy mennyiségű CIRBP elősegíthette a grönlandi bálnák alkalmazkodását a jeges Északi-sarkvidékhez is. Emellett kiderült, hogy a gén rákellenes hatással is bír, és meghosszabbítja az állatok élettartamát.
A hosszú élet titkai
Egyre több kutatás sugallja, hogy a hosszú életű fajok számos különböző stratégiát fejlesztettek ki élettartamuk meghosszabbítására. A hónap elején Zhiyong Mao, Gorbunova és Seluanov egykori hallgatója felfedezett egy olyan megoldást, amely segít abban, hogy a csupasz vakondpatkányok több mint 30 évig éljenek – sokkal tovább, mint más rágcsálók. Mao, aki jelenleg a sanghaji Tongji Egyetemen dolgozik, és kollégái feltárták, hogy a csupasz patkányok egy cGAS nevű génnel hosszabbítják meg életüket.
Ez a gén számos fajban megtalálható, beleértve az embert is. A kutatók már régóta tudják, hogy ez a gén segít leküzdeni a fertőzéseket azáltal, hogy felismeri a sejtekbe behatoló kórokozók genetikai anyagát. A csupasz vakondpatkányoknál azonban ez a gén egy második feladatot is igen jól ellát: javítja a DNS-t.
Peter Sudmant, a Berkeley Egyetem genetikusa, aki nem vett részt az új kutatásokban, elmondta, hogy a felfedezések felvetik annak lehetőségét, hogy megtalálhatjuk a módot saját egészségünk javítására is. „Ez egy igazán izgalmas terület, amely nagyon gyorsan fejlődött nagyon sokat” – mondja. „A természet egy fantasztikus laboratórium, amelyben rengeteg igazán érdekes nyomra bukkanhatunk új gyógyszerek és terápiák kifejlesztéséhez.”
Lehetséges például, hogy a CIRBP szintjének saját sejtjeinkben való növelése lehetővé tenné számukra, hogy a grönlandi bálnákhoz hasonlóan javuljon a DNS javítása, így ellenállóbbá és hosszabb életűvé válhatnánk.
E lehetőség feltárása érdekében Gorbunova, Seluanov és kollégáik olyan egereket tenyésztenek, amelyek közül néhány az emberi CIRBP gént hordozza, míg mások a grönlandi bálnák változatát. A kutatók úgy módosították az egerek DNS-ét, hogy azok több CIRBP fehérjét termeljenek a gének alapján.
A kísérletekből még nem sok minden derült ki. „Nem pusztultak el, így legalább tudjuk, hogy a módosítás nem okoz azonnali károsodást” – mondja Gorbunova. „De most meg kell mérnünk az élettartamukat, és látnunk kell, hogy előjönnek-e váratlan problémák.”
