Von der unsterblichen „Hydra“ bis zum hundertjährigen „seltsamen Hai“ in der Tiefsee – diese „unsterblichen“ Legenden sind unglaublich!

Autor: Duan Yuechu und Huang Yanhong

In der uns bekannten Welt sind Geburt, Alter, Krankheit und Tod die ehernen Gesetze des Lebens. Im wunderbaren Bild der biologischen Welt gibt es jedoch einige besondere Lebewesen, die diese Regel zu brechen scheinen. Sie sind wie „Rebellen“ im langen Fluss der Zeit, ignorieren die Zwänge der biologischen Zeit und zeigen erstaunliche „zeitlose“ Eigenschaften.

Hydra: Der bescheidene Unsterbliche

Hydra. Bildnachweis: Fotoagent/Marko Koenig über Getty Images

Die Hydra, ein Süßwasser-Nesseltier von höchstens einem Zentimeter Länge, ist mit den Quallen verwandt und sieht nicht sehr ansprechend aus. Ihre winzigen Körper ähneln einfachen, schmucklosen Röhren mit einem Hauch von Tentakeln an einem Ende. Aber lassen Sie sich nicht von ihrem gewöhnlichen Aussehen täuschen. Unter diesem winzigen Körper verbergen sie ein erstaunliches Geheimnis: Sie scheinen nicht zu altern.

Dieses Phänomen widerspricht so sehr den wissenschaftlichen Erwartungen und der Evolutionstheorie, dass manche Menschen es als biologische Unsterblichkeit bezeichnen. Natürlich sind sie nicht wirklich unsterblich; Krankheiten, Raubtiere oder Hunger können sie töten, aber dies liegt nicht an der Unvermeidlichkeit der Alterung auf zellulärer Ebene.

Es war einmal der Biologe Daniel Martinez, der entschlossen war, den Hype um die Unsterblichkeit der Hydra zu widerlegen. Er war damals Doktorand an der Stony Brook University (heute Professor am Pomona College) und glaubte, dass er durch sorgfältige Beobachtung und Experimente Hinweise auf die Alterung der Hydra Hydra finden könnte. „Ich denke, dass man als vielzelliger Organismus dem Altern nicht entgehen kann“, sagte er Reportern.

Im Labor verbrachte Martinez vier Jahre – eine lange Zeit für solch ein kleines Lebewesen – und beobachtete die Hydras auf Anzeichen von Leistungsabfall, wie etwa eine nachlassende Fortpflanzungsfähigkeit oder eine erhöhte Anfälligkeit für den Tod, Kennzeichen des Alterns im Laufe der Zeit. Er bekam jedoch nichts. Im Jahr 1998 gab er in seinen Studienergebnissen zu: „Die Ergebnisse liefern keinen Beweis für eine Alterung bei Hydra … Hydra könnte tatsächlich der Alterung entgehen und unsterblich sein.“ In einer anschließenden achtjährigen Studie kamen er und seine Kollegen zu den gleichen Ergebnissen. Er hat sogar eine Hydra 12 Jahre lang am Leben erhalten, ohne irgendwelche Alterserscheinungen festzustellen. Hätten seine Wanderpläne seine Forschung nicht unterbrochen, hätte er das Experiment gern weiter ausgebaut. „Ich habe mich für die Pacific Crest Route entschieden, konnte aber nicht weitermachen (Hydra instand halten), weil ich fünf Monate lang wandern wollte“, sagte er.

Nach vielen Beobachtungen musste Martinez zugeben: „Diese Dinge werden nicht sterben.“ Er erinnerte jedoch auch alle daran: „Wir müssen vorsichtig sein, wenn wir das Wort „unsterblich“ verwenden, denn in meinem Labor haben wir sie getötet. Sie sind nicht wirklich unsterblich wie Superhelden, sie scheinen nur kein Zeitgefühl zu haben.“

Wie also erreicht die Hydra diese Beinahe-Unsterblichkeit? Dies beginnt damit, wie sie sich fortpflanzen. Hydra kann sich sowohl sexuell als auch ungeschlechtlich fortpflanzen und Knospen produzieren, aus denen identische Klone entstehen können. Und was noch wichtiger ist: Sie können auch als Individuen lange überleben. „Sie haben viele Stammzellen“, bemerkt Celina Juliano, Molekular- und Zellbiologin an der University of California, Davis. Ihr Grundkörper besteht fast vollständig aus undifferenzierten, „plastischen“ Zellen, die sich ständig teilen und erneuern können, was menschlichen Herzzellen leichter gelingt als ihnen. Hydras können von fast jeder Verletzung heilen und sich regenerieren, solange ein Teil ihres Körpers intakt bleibt. Etwa alle 20 Tage erneuert sich ein gewöhnlicher Hydra-Polyp mit Zellen, die sich völlig von den vorherigen unterscheiden (obwohl sie genetisch identisch sind), wie ein winziges Schiff des Theseus.

Allerdings stellen sich neue Fragen: Warum sind ihre einzelnen Zellen so widerstandsfähig? „Ihre Stammzellen produzieren ständig neue Zellen, was erstaunlich ist“, sagt Juliano. Mit wenigen Ausnahmen, wie etwa den HeLa-Zellen von Henrietta Lacks, weisen andere Zelllinien tierischer Zellen eine begrenzte Zahl von Teilungen auf. Bei jeder Reproduktion häufen Zellen Schäden an, ihre Telomere verkürzen sich und sie altern allmählich. Obwohl die Forschung weitergeht, bleibt der spezifische Mechanismus, durch den Hydra-Zellen der Alterung entgehen, ein Rätsel. Die Studie ergab jedoch, dass sie über aktive Telomerase verfügen, ein Enzym, das die langen Schutzenden der Chromosomen regenerieren kann, was Teil des Puzzles sein könnte. Darüber hinaus scheint Hydra laut einer Studie aus Julianos Labor aus dem Jahr 2020 die Fähigkeit zu besitzen, springende Gene zu unterdrücken. Durch weitere DNA-Analysen hofft sie, weitere Hinweise zu finden.

Grönlandhai: Ein langlebiger Riesenhai in einem kalten Ozean

Grönlandhai. Bildnachweis: Hemingway 1952/Wikimedia

Im Gegensatz zur winzigen Hydra ist der Grönlandhai gigantisch: Er kann bis zu 7,3 Meter lang werden und über 900 Kilogramm wiegen. Sie sind die größte Haiart und dominieren als Spitzenprädatoren die kalten, nördlichen Ozeane. Der Grönlandhai ist außerdem das langlebigste bekannte Wirbeltier. Eine Studie aus dem Jahr 2016 datierte die Augenlinsen von 28 weiblichen Haien und fand heraus, dass die älteste etwa 400 Jahre alt war, möglicherweise sogar über 500 Jahre. Hinzu kommt, dass die Haie offenbar erst mit etwa 150 Jahren mit der Fortpflanzung beginnen, was bedeutet, dass ihre Kindheit und Jugend anderthalb Jahrhunderte dauern.

Es gibt wahrscheinlich eine Vielzahl von Faktoren, die zur Langlebigkeit dieser Giganten beitragen. Ein Schlüsselfaktor sei ihre Fähigkeit, DNA zu reparieren, sagt Arne Samm, Informatiker, Biologe und Bioinformatiker an der Ruhr-Universität Bochum. Als Sam und seine Kollegen den genetischen Code von Grönlandhaien untersuchten, stellten sie fest, dass diese Tiere ungewöhnlich große Genome mit vielen wiederholten Genen haben. Einige der Kopien waren Gene, die für die DNA-Reparatur und Krebsunterdrückungsproteine ​​kodieren. „Die Idee besteht einfach darin, dass die Überlebenschancen und die DNA-Reparatur steigen, wenn mehr Gene an diesem Prozess beteiligt sind“, erklärt Sam.

Andere Studien haben ergeben, dass die DNA von Haien Enzymproteine ​​kodiert, die einzigartig robust sind und über Jahrzehnte hinweg ein konstant hohes Aktivitätsniveau aufrechterhalten können. Im Allgemeinen verschlechtern sich mit zunehmendem Alter der Tiere ihre Enzymaktivität und ihr Gesamtstoffwechsel. Grönlandhaie scheinen von diesem Muster jedoch nicht betroffen zu sein.

Die zeitlose Qualle: ein einzigartiges Wunder der Regeneration

Turritopsis Dornhill. Bildnachweis: bachware/Wikimedia

Unter den Nesseltieren besitzt auch die Coreopsis dohrnii (auch als unsterbliche Qualle bekannt) die magische Fähigkeit, den Alterungsprozess zu unterbinden. Anders als die Hydra, die im Polypenstadium verbleibt und ihre Zellen erneuert, wächst die Coreopsis dorsi zunächst zu einer erwachsenen Qualle heran und organisiert sich dann auf magische Weise neu und kehrt in ihren früheren jugendlichen Zustand zurück, ein Phänomen, das einem Alterungsumkehrphänomen namens „Transdifferenzierung“ ähnelt.

Wie bei Hydra scheint die Erhaltung langer Telomere Teil der Funktionsweise dieses magischen Zyklus zu sein. Gleichzeitig sind sie, wie Grönlandhaie, Meister der Gen- und Zellreparatur.

Über das Phänomen der „Unsterblichkeit“ dieser Qualle gibt es jedoch unterschiedliche Meinungen. Nach Ansicht von Martinez ähnelt die Rekombination von Quallenzellen eher der ungeschlechtlichen Fortpflanzung – es kommt eher zur Erzeugung geklonter Nachkommen als zum Fortbestehen einzelner Individuen. „Es regeneriert sich zu einem Zellballen und produziert daraus einen neuen Polypen, aber die vorherige Meduse ist verschwunden“, erklärte er. „Es ist interessant, aber es ist ein anderes Phänomen … die Degeneration, die auftritt, kann als Alterung bezeichnet werden.“

Juliano glaubt, dass die Phänomene bei Hydra und Coreopsis darauf hindeuten könnten, dass viele andere verwandte Arten ihre eigenen Regeln für Alterung und Regeneration haben. „Vielleicht ist es unter Nesseltieren gar nicht so ungewöhnlich“, sagte sie. „Vielleicht ist es nur eine Frage, wie gut und wie wenig es erforscht wurde.“ Es könnte sich sogar auf andere Lebenszweige ausdehnen. Einige Planarien oder Plattwürmer scheinen eine unbegrenzte Regenerationsfähigkeit zu besitzen, die mit der von Nesseltieren vergleichbar ist. Obwohl es nur begrenzte Forschungen zur Langlebigkeit von Planarien gibt, „gehen die Leute einfach davon aus, dass sie im Grunde unsterblich sind“.

Nacktmulle: langlebige, soziale Nagetiere, die unter der Erde leben

Nacktmull. Bildnachweis: mari Jan Murat/Photo Alliance via Getty Images

Nacktmulle sind nahezu haarlose, unterirdisch lebende, soziale Nagetiere mit einer kastenähnlichen Sozialstruktur, die der von Ameisen und Bienen ähnelt. Nacktmulle zeichnen sich unter anderem durch ihre Langlebigkeit aus. Im Vergleich zu anderen Nagetieren und kleinen Wirbeltieren im Allgemeinen hat es eine erstaunlich lange Lebenserwartung von bis zu 40 Jahren, 12 Jahre länger als sein eng verwandtes afrikanisches Stachelschwein, dessen maximale Lebenserwartung etwa 28 Jahre beträgt.

Obwohl Nacktmulle noch weit von der Unsterblichkeit entfernt sind, zeigen sie, ebenso wie Hydras, im Alter keinen erkennbaren Rückgang ihrer Gesundheit und physiologischen Funktionen. Dies liegt teilweise an ihrem langsamen Stoffwechsel. Sie atmen extrem langsam, ihre Zellen sind resistent gegen Hypoxie und ihre Basaltemperatur ist sehr niedrig, was sie zu kaltblütigen Tieren macht. Darüber hinaus verfügen Nacktmulle über eine erstaunliche Resistenz gegen Krebs, der bei älteren Nagetieren häufig vorkommt und bei anderen Nagetieren weit verbreitet ist. Nacktmulle widerstehen Krebs durch „frühe Kontakthemmung“. Wenn Zellen beginnen, sich zu gruppieren und gegenseitig zu bedrängen (ähnlich wie bei der frühen Tumorbildung), werden Mechanismen ausgelöst, die das Zellwachstum stoppen. Die Hyaluronsäure, die diese zelluläre Anti-Krebs-Kaskade auslöst, ist ein häufiger Bestandteil von Schönheits- und Anti-Aging-Produkten, ihre Funktion in diesen Produkten unterscheidet sich jedoch von der in den Zellen von Nacktmullen.

Kaimanschildkröte. Bild aus: Sedimentfotos

Unter den Schildkröten haben einige eine extrem lange Lebensdauer und können mit etwa 200 Jahren zu „Stars“ werden. Tatsächlich zeigen viele Schildkröten, insbesondere in Gefangenschaft, kaum sichtbare Zeichen der Alterung. Eine Studie aus dem Jahr 2022 im Fachmagazin Science zeigte, dass drei Viertel der 52 untersuchten Testudines-Arten praktisch keine Anzeichen von Alterung zeigten, was bedeutet, dass das Sterberisiko nicht von Jahr zu Jahr anstieg. Dies gilt jedoch nur für Schildkröten in Zoos und Aquarien; Die Sterblichkeitsrate in der Wildnis ist viel höher als in Zoos. Dies ähnelt dem Trend der Veränderungen der menschlichen Lebenserwartung im letzten Jahrhundert. Durch die Verbesserung der Umweltbedingungen können Organismen länger und gesünder leben. Die Mechanismen, durch die die Alterung bei in Gefangenschaft gehaltenen Schildkröten verlangsamt oder verhindert wird, müssen jedoch noch geklärt werden. Es ist jedoch klar, dass zwischen der Umwelt und dem Alter eine Wechselwirkung besteht.

Erstaunliche Lebewesen wie die Hydra, Grönlandhaie, unsterbliche Quallen und Nacktmulle stellen unser Verständnis vom Altern und den Grenzen des Lebens auf einzigartige Weise in Frage. Sie sind die leuchtenden Perlen der biologischen Welt und leiten Wissenschaftler bei der Erforschung der Geheimnisse des Lebens. In Zukunft können wir daraus möglicherweise wichtige Hinweise gewinnen, um das Geheimnis des Alterns zu lüften und so Hoffnung für die menschliche Gesundheit und ein langes Leben zu machen.

Wissenschaftler untersuchen diese Organismen noch immer. Bei der Hydra Hydra hoffen die Forscher, das Geheimnis der zellulären Unsterblichkeit durch eine eingehende DNA-Analyse zu lösen. beim Grönlandhai wird die Erforschung der Genkontrolle der Enzym-Protein-Stabilität und des DNA-Reparaturmechanismus dazu beitragen, die Ursache seiner Langlebigkeit zu klären; Bei der unsterblichen Qualle kann die Aufklärung des Regulationsmechanismus von Genen und Zellen während der Transdifferenzierung zum Verständnis des Phänomens der Regeneration beitragen. Bei Nacktmullen könnte die Untersuchung ihrer physiologischen Struktur und Genexpression das Geheimnis ihrer Langlebigkeit lüften.

Diese scheinbar „zeitlosen“ Organismen erstrecken sich über verschiedene ökologische Umgebungen und Kategorien, von mikroskopisch bis makroskopisch, von Süßwasser bis Meer, von der Erde bis zur Tiefsee. Ihre Existenz erinnert uns daran, dass die Vielfalt und Komplexität des Lebens unsere Vorstellungskraft bei weitem übersteigt. Wir haben gerade erst begonnen, die Biowissenschaften zu erforschen, und es gibt noch zahllose Rätsel zu lösen. Gibt es in der weiteren biologischen Welt andere „unsterbliche“ Lebewesen? Was ist sein Anti-Aging-Mechanismus? Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie und der Vertiefung der Forschung wird es vielleicht irgendwo ein neues Wunder der „Unsterblichkeit“ geben, das unser Verständnis des Lebens neu schreiben und die Grenzen der Biowissenschaften erweitern könnte.

Wir können uns vorstellen, dass es in irgendeinem geheimnisvollen Winkel der Erde Lebewesen gibt, die der Erosion der Zeit auf besondere Weise widerstehen, wie beispielsweise unbekannte Arten in der Tiefsee oder im tropischen Regenwald. Sie können uns die Tür zu einem völlig neuen Bereich der Lebenserkenntnis öffnen. Darüber hinaus haben die Forschungsergebnisse zu diesen „zeitlosen“ Kreaturen möglicherweise enorme Auswirkungen auf die Menschheit. Wenn wir den Anti-Aging-Mechanismus verstehen, können wir möglicherweise Medikamente oder Behandlungen entwickeln, die das Altern des Menschen verzögern. Wenn wir beispielsweise von der Fähigkeit zur Selbsterneuerung von Hydra-Stammzellen oder dem DNA-Reparaturmechanismus von Grönlandhaien lernen, können wir neue Ideen zur Bekämpfung altersbedingter Krankheiten liefern.

Aus einer anderen Perspektive bringt uns die Existenz dieser Kreaturen dazu, den Wert und Sinn des Lebens zu überdenken. Wenn das Leben von den Zwängen des Alterns befreit werden könnte, wie würden sich soziale, kulturelle und ethische Konzepte verändern? Dies ist nicht nur eine Frage, mit der sich Wissenschaftler auseinandersetzen müssen, sondern auch eine Herausforderung für die gesamte Gesellschaft.

In der zukünftigen Forschung ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit von entscheidender Bedeutung. Die Integration multidisziplinärer Kenntnisse und Techniken aus den Bereichen Biologie, Genetik, Chemie und Physik kann eine umfassendere Perspektive für ein tieferes Verständnis dieser Organismen bieten. So können beispielsweise mithilfe moderner bildgebender Verfahren in der Physik Veränderungen auf Zellebene deutlich beobachtet werden, mit chemischen Methoden lassen sich bestimmte Moleküle und Enzyme im Körper analysieren und mithilfe von Mathematik und Informatik lassen sich Modelle erstellen, mit denen sich komplexe Lebensprozesse vorhersagen und verstehen lassen.

Die „zeitlosen“ Eigenschaften dieser magischen Kreaturen sind wie ein Leuchtfeuer, das den Weg zur Erforschung der Geheimnisse des Lebens erhellt und Wissenschaftler dazu inspiriert, nach dem wahren Sinn des Lebens zu suchen und die Geheimnisse des Alterns und der Unsterblichkeit zu entschlüsseln. Als Zeugen des Erforschungsprozesses freuen wir uns auf neue Entdeckungen, die der Menschheit in der Zukunft mehr Möglichkeiten und Hoffnung bringen. Die Erforschung dieser „zeitlosen“ Lebewesen ist von unschätzbarem Wert, sei es zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit oder zur Befriedigung der Neugier auf die Natur des Lebens.

Quellen:

Gibt es Tiere, die wirklich „unsterblich“ sind? Diese Kreaturen trotzen der biologischen Zeit. | Populärwissenschaft