En este blog os hemos hablado ya varias veces sobre el envejecimiento. El estudio del envejecimiento y la longevidad es algo que está muy en boga hoy en día. Hay también gente interesada en alargar la vida al máximo, en pos de una imposible inmortalidad.

Hoy os traemos un trabajo relacionado con estos temas. Investigadores de la Universidad de Oviedo, liderados por el Doctor Carlos López Otín, han descifrado el genoma de la medusa Turritopsis dohrnii, un pequeño animal biológicamente inmortal. El artículo ha sido publicado en la revista PNAS.

Animales “inmortales”

Una de las grandes cualidades del ser humano es su curiosidad. Nos gusta (es cierto que a unos más que a otros) conocer, comprender, estudiar. Y en pocos sitios podemos satisfacer esa curiosidad mejor que en la naturaleza. Así, desde siempre el ser humano ha gustado de estudiar e intentar comprender a las plantas, los animales, las rocas, los procesos naturales. Teniendo en cuenta que una de las grandes preocupaciones de cualquier ser humano es el envejecimiento y la muerte, es lógico que, dejando de lado explicaciones sobrenaturales, hayamos dirigido nuestra atención a los animales que más viven.

Así, en los últimos años se ha estudiado el genoma de los llamados “campeones de la longevidad”, como las ballenas boreales (más de 200 años) o George el Solitario, la última tortuga gigante de las Galápagos de su especie. Son animales no inmortales pero que han destacado por vivir mucho. En estos dos trabajos también participó el equipo de la Universidad de Oviedo con López Otín a su cabeza.

George el Solitario

También se han hecho estudios con la Hydra vulgaris, una pequeña criatura de agua dulce, del grupo de los cnidarios, con forma alargada y menos de 20 milímetros de longitud, que es técnicamente inmortal, aunque de una manera bastante diferente a la medusa de la que os vamos a hablar hoy. Por inmortal se refiere a de manera biológica, porque, obviamente, el azar existe… y los depredadores también.

Hydra vulgaris

Además, existen otros animales que presentan lo que se conoce como “senescencia negligible”, es decir, que no muestran signos de envejecimiento a nivel biológico. Así, hay especies que no pierden la función reproductiva con la edad o no presentan un mayor riesgo de muerte al aumentar su edad. Entre ellos tenemos ejemplos de peces, como el Sebastes aleutianus, equinodermos como el Strongylocentrotus franciscanus (erizo rojo) o moluscos como Arctica islándica (almeja de Islandia).

De las plantas podemos decir que juegan en otra liga. El árbol más viejo conocido es un pino longevo (Pinus longaeva) que vive en algún lugar del Wheeler Peak de Nevada. Se estima que tiene unos 4900 años. Si a alguien le interesa una lista de los árboles más viejos, aquí puede encontrar una lista.

¿Quién es esta medusa?

Estamos hablando de una medusa, la Turritopsis dohrnii. Se trata de una pequeña medusa, de cuatro o cinco milímetros. Al igual que la Hydra vulgaris, pertenece al grupo de los cnidarios, animales con células urticantes. No tiene cerebro ni corazón. La podemos encontrar en el océano Pacífico, el Mar Caribe, el Mediterráneo…

Turritopsis dohrnii

En condiciones normales, su ciclo vital se divide en cuatro partes:

• La primera es la formación de la larva o plánula, justo después de la fecundación (la unión de los gametos).
• Después esa plánula se fija en el lecho marino en forma de pólipo, de manera similar a lo que hacen las anémonas. El pólipo va creciendo y forma una colonia en la que aparecen “brotes” de medusas.
• Se produce entonces la liberación de estos brotes de medusa, que se separan del pólipo y continúan con su crecimiento.
• La última fase es la de la madurez sexual, donde se reproducen de forma sexual y los descendientes vuelven a empezar el ciclo.

Hasta aquí todo parece más o menos normal. Pero no es así. Dohrnii es capaz de hacer algo muy especial.

Ciclo vital normal de T. dohrnii

¿Por qué es especial?

Ya os hemos contado cómo es el ciclo vital de T. dohrnii en condiciones normales. Pero en determinadas condiciones, fundamentalmente asociadas al estrés, esta pequeña medusa es capaz de hacer algo increíble. Puede revertir su ciclo vital y rejuvenecer a voluntad. Tras reproducirse puede volver a las fases anteriores, volviendo a ser pólipos. En este viaje de retorno en el tiempo, la medusa adulta comienza a empequeñecer y a la vez va cambiando la estructura de sus tejidos. Además, puede repetir el proceso de forma indefinida, sin límite alguno, por lo que se dice que son biológicamente inmortales. Esta medusa es el único animal que es capaz de revertir desde un estado adulto, tras la madurez sexual. Hay otras medusas capaces de hacerlo, pero siempre antes de esta madurez. Anteriormente os hablábamos de otro animal “inmortal”, la Hydra vulgaris. La diferencia entre la inmortalidad de la Hydra y de Turritopsis es que, en palabras de López-Otín “la Hydra es capaz de regenerarse de manera infinita. Podríamos imaginar a las hidras como un saco lleno de células madre, mientras T. dohrnii sería una central de reprogramación celular”.

Ciclo de «rejuvenecimiento»

¿Cómo logra Turritopsis dohrnii la inmortalidad?

Para saber cómo hace esto había que buscar en sus instrucciones vitales, en su genoma. Y exactamente eso es lo que ha hecho el grupo del doctor López Otín. Pero no se ha hecho solo una secuenciación e interpretación de su genoma, sino que se ha hecho lo mismo con el genoma de su hermana mortal, la medusa Turritopsis rubra. Esta comparación y análisis del genoma de ambas ha servido para establecer las claves de su rejuvenecimiento.

Turritopsis rubra

Antes de contaros los resultados, tenéis que saber que trabajar con estas medusas no es tan sencillo como hacerlo con ratones u otros animales de laboratorio. Para empezar, se necesitó la participación en el trabajo del acuario de Gijón. Así, se montaron peceras especiales para las medusas. Hubo, lógicamente, que alimentarlas también apropiadamente, para lo que se emplearon crustáceos.

Una vez obtenido el material biológico adecuando para realizar los análisis, estudiaron, en primer lugar, el genoma completo de las dos medusas y lo compararon entre ellas y otros cnidarios, como la Hydra vulgaris de la que os hablábamos más arriba. Tras comparar casi mil genes relacionados con el envejecimiento y la reparación del ADN, observaron que en el genoma hay variantes frente a su “hermana mortal”. Así, por ejemplo, llama la atención que T. dohrnii posee un mayor número de copias de los genes implicados en la replicación celular y la reparación del ADN que T. rubra. Esto hace que tenga mecanismos de replicación y reparación más eficientes que la segunda. También observaron cambios, favorables a T. dohrnii, en los mecanismos de respuesta al estrés oxidativo, un proceso que provoca daño celular interno. Uno de los últimos datos llamativos que os queremos contar aquí es la variación existente también en la telomerasa y otros genes relacionados con el acortamiento de los telómeros, que es un fenómeno esencial en el envejecimiento celular.

Por otra parte, hubo que analizar también el transcriptoma en diferentes momentos del ciclo de la medusa, con el fin de detectar posibles cambios genéticos que se dieran durante la reversión. (El transcriptoma es la colección completa de secuencias de ARN en una célula, y nos ayuda a determinar cuándo y dónde está activado o desactivado cada gen en las células y los tejidos de un organismo).

Los resultados confirmaron la plasticidad de T. dornii, que es muy hábil para sacar partido a esas diferencias que tiene con su hermana mortal. Para hacerlo utiliza dos estrategias:

1. Silencia genes relacionados con el desarrollo. Esto lo hace con el fin de que sus células queden en su estado pluripotente. Esas células se pueden convertir en las células que desee. Aquí destacan particularmente los genes de la ruta polycomb, que también está presente en humanos.
2. Activa genes de pluripotencia. La mayoría de estos son genes relacionados con la homeostasis de las proteínas, la resistencia al estrés oxidativo y la replicación y reparación del ADN.

Conclusiones y siguientes pasos

¿Es este hallazgo una paso más hacia la inmortalidad? No, para nada. La inmortalidad no es un objetivo deseable ni técnicamente posible (al menos en la actualidad). La longevidad es plástica y este conocimiento es lo que nos ayudará a curar enfermedades asociadas al envejecimiento. No vivir para siempre, sino vivir bien, sano.

Uno de los siguientes pasos para seguir desentrañando los mecanismos y las señales que hacen que esta pequeña medusa sea biológicamente inmortal es el estudio de su epigenoma. Así, puesto sobre el papel, parece fácil, pero la obtención del material biológico adecuado para realizar este estudio no es fácil.

Artículo original

Pascual-Torner M, Carrero D, Pérez-Silva JG, Álvarez-Puente D, Roiz-Valle D, Bretones G, Rodríguez D, Maeso D, Mateo-González E, Español Y, Mariño G, Acuña JL, Quesada V, López-Otín C. Comparative genomics of mortal and immortal cnidarians unveils novel keys behind rejuvenation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Sep 6;119(36):e2118763119.

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2118763119