В мерцающих водах озер и прудов обитает существо, которое бросает вызов одному из самых фундаментальных правил биологии: старению. Гидра (Hydra vulgaris), крошечный пресноводный организм размером не больше рисового зерна, кажется, живет вечно.
Гидры по сути своей биологически бессмертны, что означает, что они не проявляют типичных признаков старения. Они могут регенерировать утраченные части тела, залечивать раны и размножаться без обычного упадка, связанного со старостью.
Теперь, изучая это увлекательное пресноводное существо, ученые, возможно, нашли ответы на одну из самых странных загадок биологии: заразный рак. Это открытие может изменить наше понимание того, как развиваются и распространяются опухоли.
Секрет вечной молодости гидры заключается в ее невероятной способности к регенерации. В отличие от большинства организмов, гидры поддерживают непрерывный цикл обновления, и ученые полагают, что эта регенерация обусловлена наличием стволовых клеток, которые остаются активными на протяжении всей жизни гидры. Каждые 20 дней весь организм обновляется. У людей большинство стволовых клеток активны только во время развития в качестве эмбрионов.
На самом деле, в большинстве организмов стволовые клетки со временем замедляются или отмирают. Это клеточное истощение приводит к старению и, в конечном итоге, к смерти. Но у гидр стволовые клетки продолжают работать, постоянно заменяя изношенные ткани. Как будто тело гидры находится в состоянии вечной молодости, никогда не старея, никогда не поддаваясь течению времени.
«Считается, что они никогда не умирают, если только вы не попытаетесь убить их или не заморите голодом», — говорит Али Мортазави, биолог развития из Калифорнийского университета в Ирвайне.
И эта регенеративная способность не ограничивается простым восстановлением тканей. Гидры могут даже отрастить целую голову, что заставило исследователей задуматься, как именно это происходит на молекулярном уровне.
Несмотря на их известную способность жить вечно и не стареть, ученые недавно обнаружили, что они все же склонны к раку. Новые результаты, опубликованные в Proceedings of the Royal Society B, показали, что эти опухоли могут передаваться от одного поколения гидр к другому.
Трансмиссивный рак звучит как кошмар, но, к счастью, он встречается крайне редко — хотя и не неслыханно. Например, опухоли, способные распространяться подобно инфекциям, опустошили популяции тасманийских дьяволов , собак и некоторых морских животных . Но как рак переходит от одного человека к другому? И почему это происходит так редко?
В своем новом исследовании международная группа исследователей накормила группу гидр на две трети больше еды, чем обычно. Ранее ученые заметили, что у диких гидр, которых перекармливали в неволе, развивались опухоли. И это то, что произошло в новом исследовании.
Но что было примечательно, так это то, что опухоли передавались их клонированным потомкам, давая ученым уникальную возможность наблюдать передачу рака с самого начала. Около четверти гидр, которые отпочковались от родителя, содержащего опухоль, сами развивали опухоли.
Гидры не являются очевидным выбором для исследования рака. Тем не менее, как объясняет Майкл Метцгер, биолог из Тихоокеанского северо-западного исследовательского института, который не принимал участия в этом исследовании, они предлагают бесценный взгляд на биологию рака.
«Вы действительно можете узнать много о фундаментальных аспектах биологии рака из них», — сказал он.
Исследование, проведенное под руководством эволюционного эколога Софи Тиссо из Французского национального центра научных исследований (CNRS), показало, что опухоли в четыре раза чаще появлялись у потомков гидр, больных раком, чем у потомков животных без опухолей. И это несмотря на то, что все животные были генетически идентичны. Это говорит о том, что рак передавался, а не просто возникал спонтанно.
«Эта работа вносит первый вклад в понимание условий возникновения трансмиссивного рака», — пишут авторы.
На самом деле, исследователи были удивлены тем, как легко передавались опухоли. Такая легкая передача бросает вызов общепринятому предположению, что для таких видов рака требуется «перфектный шторм» факторов. Но если это так, то почему трансмиссивные виды рака так редки?
Вероятно, играют роль и другие факторы. Исследователи отмечают, что больные особи быстро удаляются из популяции хищниками, что прерывает цепочку передачи. Опухоли гидры также были «хрупкими». Сокращение потребления пищи остановило передачу рака к четвертому поколению.
Исследование также подчеркивает, как изменения в среде обитания или жизненном цикле гидры могут влиять на передачу рака. Исследователи обнаружили, что гидры с трансмиссивными опухолями изменили черты жизненного цикла, такие как более быстрое размножение до того, как опухоли полностью разовьются. Эта адаптация может помочь им компенсировать стоимость опухолей.
Метцгер считает, что изучение гидр также может дать представление о раковых заболеваниях у людей. Хотя метастазирование — распространение раковых клеток из одной части тела в другую — не то же самое, что передача опухоли между людьми, оно может иметь общие основные механизмы.
«Это показывает, насколько разнообразно может выглядеть рак», — сказал Метцгер.
Хотя трансмиссивные виды рака остаются редкими, это исследование подчеркивает важность понимания факторов окружающей среды, которые могут способствовать их распространению. Поскольку деятельность человека продолжает нарушать экосистемы, нельзя игнорировать возможность содействия таким заболеваниям.
