Biologická nesmrtelnost neznamená, že zvíře nemůže zemřít
V běžné řeči se o některých živočiších mluví jako o „nesmrtelných“. Biologové však používají přesnější pojem zanedbatelné stárnutí, případně biologická nesenescence. Označuje stav, kdy se s rostoucím věkem výrazně nezvyšuje pravděpodobnost úmrtí ani nezhoršují tělesné funkce tak, jak je to běžné u člověka.
U lidí stoupá riziko úmrtí s věkem mimo jiné kvůli hromadění poškození DNA, oslabování imunitního systému, změnám cév a ztrátě schopnosti obnovovat tkáně. U některých zvířat tyto procesy probíhají mnohem pomaleji. Ani tak ale nejsou chráněna před predátory, infekcemi, nedostatkem potravy, úrazy nebo klimatickými změnami.
Rozdíl je důležitý také proto, že délka života a rychlost stárnutí nejsou totéž. Některý druh může žít krátce a stárnout rychle, jiný může mít dlouhý život, ale jeho fyziologické stárnutí se projevuje jen omezeně. Výzkumníci proto sledují nejen maximální věk, ale také to, zda se s věkem mění plodnost, pohyblivost, odolnost vůči nemocem nebo pravděpodobnost úmrtí.
Medúza, která se vrací do mladšího stadia
Nejznámějším příkladem je drobná medúza Turritopsis dohrnii, původem ze Středozemního moře, dnes rozšířená i v dalších teplejších oceánech. Dospělý jedinec měří obvykle jen několik milimetrů a má průsvitné tělo s červeným žaludkem. Její výjimečnost spočívá v tom, že po poškození, hladovění nebo jiném silném stresu může změnit svůj životní cyklus.
Medúzy běžně vznikají z přisedlého stadia zvaného polyp. Polyp vytváří mladé medúzy, které dospívají, rozmnožují se a nakonec hynou. Turritopsis dohrnii však může v opačném směru znovu vytvořit polyp. Její tělesné buňky se přitom přeměňují na jiné typy, například svalové buňky mohou přispět ke vzniku struktur typických pro polyp. Tento proces se nazývá transdiferenciace.
Schopnost byla výrazněji popsána na konci 20. století, kdy vědci pozorovali, že medúzy v laboratorních podmínkách po stresu ztrácejí chapadla, zmenšují se a přecházejí do polypového stadia. Teoreticky mohou tento cyklus opakovat opakovaně. V přírodě ale většina jedinců zahyne dříve, než by se tak stalo – sežerou je ryby, poškodí proudění vody nebo podlehnou infekci.
Medúza tedy není nezničitelná. Její výhoda spočívá v možnosti „resetovat“ část životního cyklu, nikoli v absolutní ochraně před smrtí. Vědci zkoumají, jak její buňky řídí přestavbu těla a jakou roli při tom hraje regulace genů. Tyto mechanismy mohou v budoucnu přispět k lepšímu porozumění regeneraci, nikoli však přímo k prodloužení lidského života.
Hydra obnovuje tělo díky kmenovým buňkám
Dalším často uváděným organismem je nezmar, sladkovodní žahavec rodu Hydra. Vyskytuje se v jezerech a pomalu tekoucích vodách Evropy, Asie i Severní Ameriky. Tělo má jednoduché, trubkovité a na jednom konci opatřené chapadly. Přesto dokáže překvapivě účinně obnovovat poškozené části.
Nezmar má vysoký podíl kmenových buněk, které se průběžně dělí a nahrazují staré nebo poškozené buňky. Studie publikovaná v roce 2015 v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences sledovala kolonie Hydra vulgaris déle než čtyři roky. Vědci nezaznamenali očekávaný růst úmrtnosti ani výrazný pokles plodnosti s věkem.
Výsledky neznamenají, že každý nezmar přežije neomezeně dlouho. Jedinci mohou uhynout v důsledku změn prostředí, predátorů nebo laboratorních podmínek. Studie ale ukázala, že samotné plynutí času nemusí být pro tento druh hlavním zdrojem postupného chátrání. Tělo se díky neustálé obnově udržuje v relativně stabilním stavu.
Právě nezmar ukazuje, že otázka stárnutí nesouvisí jen s délkou života. Důležitá je také stavba organismu. Jednodušší živočich s rychlou obnovou tkání může dlouhodobě nahrazovat poškozené buňky účinněji než složitý organismus, jehož nervový systém a orgány se obnovují jen omezeně.
Želvy a želváci stárnou pomalu, ale ne všude stejně
Mezi obratlovci vynikají dlouhověkostí některé želvy a želváci. Želvák obrovský jménem Jonathan, který žije na ostrově Svatá Helena, se narodil přibližně v roce 1832. Jeho věk vychází z historické fotografie pořízené kolem roku 1902, na níž už byl dospělý. Pokud odhad odpovídá skutečnosti, překročil 190 let a je nejstarším známým žijícím suchozemským zvířetem.
Výjimečná je také želva obrovská z Galapág. Někteří jedinci se dožívají více než 150 let. Jejich pomalý metabolismus, odolné tělo a schopnost dlouhodobě hospodařit s energií mohou přispívat k pomalejšímu hromadění poškození. U želv navíc s věkem často neklesá plodnost tak výrazně jako u savců. U některých populací byla naopak pozorována vyšší reprodukční úspěšnost starších samic.
Výzkum zveřejněný v roce 2022 v časopise Science porovnával stárnutí desítek druhů plazů a obojživelníků v zoologických zahradách. U mnoha želv a želváků vědci zjistili, že jejich riziko úmrtí rostlo s věkem jen mírně. Neplatilo to však pro všechny druhy. Někteří plazi stárli výrazně rychleji a výsledky ovlivňovaly také podmínky chovu, teplota, výživa a veterinární péče.
Želvy proto nelze jednoduše označit za biologicky nesmrtelné. V přírodě je ohrožují predátoři, požáry, ničení hnízdišť a změny klimatu. Dlouhý život se navíc u řady druhů projeví jen tehdy, pokud jedinec přežije nebezpečné období mládí.
Mořští rekordmani: žralok, velryba a humr
Mezi nejdéle žijící obratlovce patří žralok grónský. Studie z roku 2016 využila radiokarbonové datování oční čočky a odhadla věk zkoumaných jedinců na 272 až 392 let. Nejstarší samice mohla být podle tohoto výpočtu stará přibližně 400 let. Žraloci grónští rostou velmi pomalu, někdy méně než jeden centimetr za rok, a dospívají až kolem 150 let.
Dalším rekordmanem je plejtvák malý, známý také jako velryba grónská. U některých jedinců se odhaduje věk přes 200 let. K odhadům věku slouží například analýza očních tkání, chemické značky v kostech nebo harpunové hroty nalezené v těle ulovených velryb. Druh má účinné mechanismy oprav DNA a odolnosti vůči nádorům, přestože jeho tělo obsahuje mnohonásobně více buněk než lidské.
Humři bývají někdy označováni za další „nesmrtelná“ zvířata, protože si po celý život zachovávají enzym telomerázu, který pomáhá udržovat konce chromozomů. Ve skutečnosti však také stárnou, jen jejich proces může být méně nápadný. S věkem se zhoršuje svlékání krunýře, roste náchylnost k nemocem a mnoho humrů zahyne dříve kvůli predátorům nebo rybolovu.
Co z těchto zvířat může zjistit medicína
Výzkum dlouhověkých druhů se zaměřuje na několik společných mechanismů: opravy poškozené DNA, odstraňování nefunkčních buněk, kontrolu zánětu, ochranu bílkovin a obnovu tkání. U některých druhů se zkoumá také schopnost zabránit nekontrolovanému růstu buněk, tedy vzniku nádorů.
Do praktických léčebných postupů se tyto poznatky zatím promítají jen omezeně. Medúza neumí člověku „vrátit mládí“ a želví metabolismus nelze jednoduše přenést do lidského těla. Zvířecí modely ale mohou pomoci při vývoji léků podporujících regeneraci, při léčbě degenerativních onemocnění nebo při hledání způsobů, jak omezit poškození buněk.
Největší lekce těchto organismů spočívá v tom, že biologické stárnutí není jediný možný scénář. Některá zvířata své tělo průběžně opravují, jiná dokážou obnovit celé vývojové stadium a další zpomalují poškození na desítky či stovky let. Smrt tím neodstraňují, ale ukazují, že hranice mezi stárnutím, regenerací a dlouhověkostí je v přírodě mnohem pestřejší, než naznačuje lidská zkušenost.