Zastanawiałem się, gdy zacząłem pracę nad tą historią, czy zjeść swój przedmiot badań w ramach badania. Wyobrażałem sobie śmiałe otwarcie: „To najdłużej żyjące zwierzę na świecie – i smakuje świetnie”. Ponieważ badane zwierzę to gatunek małży, wyobrażałem sobie spaghetti alle vongole z dużą ilością czosnku. Odstawiając jednak kwestie etyczne związane z zabijaniem i spożywaniem innego zwierzęcia, oraz z szkodami ekologicznymi w wyniku nadmiernego eksploatowania oceanu, uświadomiłem sobie, że istnieje jeszcze jedno rozważenie. To specjalne zwierzę – małż oceaniczny – może żyć co najmniej 500 lat. Zabijanie go po prostu wydaje się źle. Więc nie, nie zjem tego mięczaka. Dlatego zmodyfikujmy moje wprowadzenie: to najdłużej żyjące zwierzę na świecie – a moje zadanie polega na odkryciu jego tajemnicy.
Możesz wybaczyć, jeśli nie słyszałeś o małżu oceanicznym, znanym również jako cypryn islandzki: to nie jest zwierzę, które często pojawia się w telewizji. To duży dwuklapowy mięczak, który żyje zakopany w piasku na obu wybrzeżach Atlantyku, od ciepłych rejonów Florydy i Kadyksu w Hiszpanii, po zimniejsze wody Quebecu w Kanadzie i Norwegii. Jeśli jadłeś chowder z małżami w USA, prawdopodobnie go zjadłeś. Jego muszla jest delikatnie zarysowana, podobnie jak pierścienie w przekroju pnia drzewa, dlatego można je policzyć, aby określić jego wiek.
Najstarszy znany okaz miał na imię Hafrún według badaczy, jest to islandzkie imię oznaczające „tajemnicę oceanu”. Hafrún urodził się w 1499 roku i żył tak, jak jego przodkowie przez pokolenia, cicho, na skromnej diecie zbieranej na wybrzeżu Islandii. Pod tym względem jego życie było nijakie, ale zauważalne było to, że trwało, i trwało, i trwało. Zakończyło się faktycznie dopiero w 2006 roku, kiedy został wyłowiony z morza przez zespół z Uniwersytetu w Exeter w Wielkiej Brytanii. Sclerochronolog Paul Butler był badaczem odpowiedzialnym za określenie jego wieku. Sclerochronologia polega na analizowaniu muszli dwuklapowych w celu konstruowania chronologii dla ich otoczenia.
„Jego wiek początkowo został podany jako nieco ponad 400 lat, ale po dokładniejszym przeanalizowaniu linii wzrostu i porównaniu z innymi muszlami okazało się, że ma 507 lat” – mówi mi Butler. Prawdopodobnie istnieje jeszcze starsze okazy, zwłaszcza w zimnych wodach wokół Islandii, gdzie wydaje się rosnąć wolniej i żyją jeszcze dłużej. Czy istnieje górna granica ich wieku? „Trudno uwierzyć, że żyją znacznie dłużej” – mówi Butler – „chociaż kiedyś kilka osobników poddano analizie przez matematyka, który powiedział, że w zasadzie mogą żyć wiecznie.” Cóż, tacy są matematycy.
Kluczem do długowieczności małża oceanicznego wydaje się być w jego mitochondriach – strukturach w naszych komórkach, które wykorzystują pokarm do dostarczania nam energii. „Za pomocą ‘naszych’ oznaczam nasze eukarionty – wszystkie złożone organizmy, od drzew iglastych i dżdżownic po meduzy i króliki” – mówi Enrique Rodriguez, który zajmuje się badaniami mitochondriów na University College London.
Mitochondria małże oceanicznego są dosłownie bardziej odporne. Ich błona jest bardziej odporna na uszkodzenia niż te u innych gatunków. Błona mitochondriów jest wypełniona maszynami białkowymi, które przetwarzają elektrony i protony oraz wytwarzają ATP, uniwersalną cząsteczkę energii używaną w komórkach. U małży oceanicznych ta maszyneria jest większa i bardziej zgrupowana, co sprawia, że jest bardziej wytrzymała. „Białka są o wyższej masie cząsteczkowej, bardziej złożone struktury” – mówi Rodriguez. „Są bardziej złączone ze sobą.”
Dzięki tej maszynerii małży oceaniczne doświadczają mniejszych uszkodzeń mitochondriów. Jest to częściowo związane z tym, że są ostrożniejsze w zarządzaniu miliardami protonów i elektronów krążących przez te błony każdej sekundy. Gdy elektrony przeciekają, powstają reaktywne formy tlenu (ROS) takie jak nadtlenek wodoru, które powodują uszkodzenia. Rodriguez porównuje to do samochodów w kolejce. W normalnych mitochondriach czerwone światło na czele kolejki powoduje, że samochody się zatrzymują, ich spaliny wydostają się na zewnątrz i powodują szkody dla środowiska. Jednak w mitochondriach małży oceanicznych sygnalizacja świetlna – w tym przypadku złoża białkowe – jest znacznie bardziej efektywna w przemieszczaniu ruchu, a mniej spalin wytacza się z samochodów.
Jednak to nie tylko wytrzymała błona pomaga małżom żyć zdrowo przez długi czas. To również dlatego, że małże chłoną ROS, które przeciekają. W analogii Rodrigueza, miałoby to na celu czyszczenie spalin samochodowych.
Rodriguez porównał zdolność przeciwutleniacza małża z szeregiem krócej żyjących spokrewnionych gatunków i stwierdził, że ma on trzy do 14 razy większą zdolność do filtrowania ROS. Wszystko to wspiera to, co nazywane jest teorią mitochondrialnego stresu oksydacyjnego starzenia się (MOSTA). To także wydaje się stać za wyjątkową długością życia gołego gryzonia podziemnego, który może żyć przez 40 lat, ponad sześć razy dłużej niż inne gryzonie o takiej samej wielkości.
Pierre Blier, badacz metabolizmu zwierząt i genetyki akwakultury na Uniwersytecie w Quebec, trzyma małże w zbiornikach w swoim laboratorium, aby badać mechanizm ich długowieczności. Potwierdza, że małże oceaniczne mają większą zdolność do buforowania substancji utleniających. „Arctica islandica ma mitochondria, które są znacznie bardziej odporne i zdolne do oporu przeciwko ROS” – mówi, popierając teorię MOSTA.
To zaczyna odpowiadać na pytanie, jak te zwierzęta żyją tak długo – ale dlaczego? Innymi słowy, jaka była presja selekcyjna, która doprowadziła do ewolucji tak wytrzymałych mitochondriów?
Podpowiedź pochodzi z niskiego poziomu tlenu w środowisku małża. „Arctica może pozostawać z zamkniętą muszlą przez około tydzień, nie korzystając ze swoich skrzeli do przechwytywania tlenu” – mówi Rodriguez. Ich mitochondria musiały ewoluować w taki sposób, aby przetrwać długie okresy z niskim lub nawet zerowym tlenem – znane jako anoksja – a następnie być na tyle odporne, żeby poradzić sobie z nagłym napływem tlenu i zredukować nagły wzrost stresu oksydacyjnego. Podobnie jest to podobne do gołego gryzonia podziemnego. „Gołe gryzonie podziemne żyją w norach z bardzo niskimi poziomami tlenu” – mówi Rodriguez. „Obserwujemy podobne wzorce w tym, jak ich mitochondria są odporne i ukierunkowane na opór wobec anoksji i stresu względem reoksygenacji, co pozwala im żyć długie życie.” Tak więc, jak mówi, selekcja na rzecz anoksji mogła dostarczyć długie okresy życia niemal jako skutek uboczny.
Dużym pytaniem jest oczywiście, czy możemy wzmocnić nasze własne mitochondria. W 2005 roku zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine wyhodował transgeniczne myszy, które produkowały więcej enzymu katalazy „mop up” w swoich mitochondriach, co zwiększyło ich długość życia o około pięć miesięcy – znaczną ilość w momencie, gdy normalny okres życia wynosi dwa lata. Chociaż teraz możliwe jest edytowanie genów mitochondriów ludzkich, jesteśmy dalecy od zrozumienia, jak bezpiecznie zwiększyć długość życia, więc musimy znaleźć inne rozwiązanie.
Wiemy, że ćwiczenia poprawiają wydajność naszych mitochondriów. Wiemy również, że Tybetańczycy Sherpa, którzy żyją na dużych wysokościach, mają inne mitochondria niż ludzie z nizin. Badanie z 2017 roku analizowało rdzennych mieszkańców nizin i szerpów w drodze na Everest Base Camp na wysokości około 5300 metrów nad poziomem morza. Szerpowie byli w stanie lepiej wykorzystać tlen i mieli większą ochronę przed stresem oksydacyjnym, ponieważ ich mitochondria były bardziej odporne – a to miało podłoże genetyczne.
Blier nalega, że A. islandica faktycznie ma nam coś do przekazania na temat długowieczności. „Moja rada, aby żyć dłużej, to dbać o swoje mitochondria: ćwiczyć, zdrowo jeść i brać zimne prysznice… Zimne prysznice wydają się wywoływać mechanizmy kontroli jakości mitochondriów.”
Cóż, jeśli działa to na małże…
