Secretul unei vieți mai lungi ar putea fi ascuns în ADN-ul liliecilor: cum reacționează în fața cancerului

Un exemplar de liliac al lui Brandt (Myotis brandtii), o creatură care cântărește abia 6–8 grame, a fost inelat în Europa și recapturat în sălbăticie după cinci decenii. În lumea mamiferelor mici, unde o masă corporală redusă înseamnă de regulă o viață de doar 2 sau 3 ani, liliecii sfidează orice predicție biologică. Iar mecanismul acestei longevități ieșite din comun începe să se contureze chiar în arhitectura ADN-ului lor.

Ideea asta l-a urmărit pe Juan Manuel Vazquez încă din anii de masterat la Universitatea din Chicago. Acum, într-un studiu nou publicat în Nature, el și colegii săi prezintă prima analiză a opt genomuri din genul Myotis. Rezultatele indică o legătură puternică între durata de viață și funcția imunitară: liliecii care trăiesc mai mult aveau niveluri mai ridicate de gene asociate cu combaterea cancerului.

Descoperirile sugerează că longevitatea ar putea depinde, în parte, de un sistem imunitar care rămâne extrem de eficient atât împotriva agenților infecțioși, cât și împotriva cancerului. Cercetătorii au găsit și o suprapunere substanțială între genele asociate cu îmbătrânirea și cele implicate în apărarea împotriva bolilor. Asta sugerează că studierea unui proces ar putea ajuta la explicarea celuilalt.

„Liliecii au evoluat să trăiască zeci de ani fără să dezvolte bolile bătrâneții. Asta ne arată că senescența și bolile infecțioase nu sunt două teritorii complet separate. Așa cum stimulăm sistemul imunitar să combată virusurile, am putea învăța de la lilieci cum să-l împiedicăm să se degradeze odată cu vârsta. Iar dacă înțelegem cum își distrug tumorile fără să-și epuizeze rezervele imunitare, am putea găsi căi complet noi de a proteja organismul uman de uzură”, a explicat Vazquez.

Plase de ceață, noaptea, deasupra apei

Drumul până la aceste rezultate a început cu o problemă. Pe vremea masteratului lui Vazquez existau puține date genomice publicate despre lilieci care să ajute la găsirea unor răspunsuri despre longevitate. În 2020, după ce a devenit cercetător postdoctoral la UC Berkeley, a pornit în căutarea unor specii din vestul Statelor Unite de la care să obțină probe de țesut pentru secvențierea ADN-ului.

Împreună cu studenți de la Berkeley, a străbătut regiunea și a întins noaptea plase de ceață deasupra pâraielor, iazurilor și râurilor. Echipa prindea liliecii, le preleva mici probe bioptice, apoi îi elibera. O bună parte din muncă s-a concentrat pe genul Myotis, care include unele dintre speciile cu o durată de viață excepțional de lungă.

În loc de reparare, moarte celulară

Vazquez a crescut în laborator celule prelevate din biopsiile de aripă. (În prezent are culturi celulare de la 259 de indivizi, din 32 de specii.) Apoi le-a expus la substanțe chimice toxice, ca să vadă cum reacționează la leziuni severe.

Liliacul cu cea mai lungă durată de viață din eșantion, liliacul mic brun (Myotis lucifugus), a reacționat neașteptat. În loc să activeze genele care produc proteine de reparare a ADN-ului, celulele lui au intensificat activitatea genelor care favorizează moartea celulară.

„Am constatat exact opusul a ceea ce ne așteptam de la liliecii tratați cu o doză letală din această substanță chimică”, a spus Vazquez. „Liliacul cu cea mai lungă durată de viață din America de Nord decide «Nu pot salva această navă» și schimbă imediat strategia, ca să dea prioritate eliminării celulelor deteriorate. Elefantul, o altă specie rezistentă la cancer și cu o viață îndelungată, are exact aceeași strategie: dacă nu poți salva celula, o distrugi.”

Rezultatul sugerează că animalele ar fi putut dezvolta strategii foarte diferite ca să împiedice celulele deteriorate să devină periculoase. Iar înțelegerea acestor strategii ar putea oferi indicii valoroase despre longevitate, potrivit lui Peter Sudmant, profesor asociat de biologie integrativă la Berkeley, care studiază genetica îmbătrânirii și a duratei de viață.

„Analizând diversitatea vieții și longevitatea remarcabilă a diferitelor specii, sperăm să înțelegem mai bine interacțiunea dintre deteriorarea ADN-ului și sistemul imunitar, astfel încât să putem avea o viață plină și sănătoasă”, a spus el.

„Dacă începi să studiezi speciile longevive, precum elefanții, balenele și liliecii, descoperi că natura a rezolvat deja multe dintre aceste probleme legate de sănătatea umană”, a adăugat Vazquez.

Rude apropiate, durate de viață radical diferite

Liliecii au avut un succes remarcabil de când au apărut, acum aproximativ 60 de milioane de ani. Astăzi reprezintă 20% din toate speciile de mamifere, trăiesc pe toate continentele cu excepția Antarcticii și s-au adaptat la o gamă largă de nișe ecologice.

Din cele 1.511 specii cunoscute, aproximativ 139 aparțin genului Myotis. Genul e interesant tocmai fiindcă specii strâns înrudite pot avea durate de viață radical diferite. Liliacul lui Brandt poate trăi o jumătate de secol, în timp ce liliacul negru (Myotis nigricans), din America de Sud și Centrală, trăiește doar în jur de șapte ani. Vazquez a comparat contrastul cu o situație ipotetică în care ruda noastră apropiată, Homo neanderthalensis, ar trăi de nouă ori mai mult decât Homo sapiens modern.

Liliecii se remarcă și prin sistemul imunitar, care funcționează la un nivel neobișnuit de ridicat. Acesta îi ajută să țină sub control inflamațiile dăunătoare în timp ce trăiesc cu infecții virale persistente, fără să se îmbolnăvească. Așa ajung animale sănătoase să găzduiască o varietate extraordinară de virusuri, dintre care unele, inclusiv virusuri asemănătoare cu cel care provoacă COVID-19, se pot transmite la oameni.

Cercetătorii au emis ipoteza că sistemul imunitar puternic al liliecilor ar putea fi legat de activitatea lor fizică intensă. Vazquez compară zborurile nocturne în care liliecii vânează insecte cu alergarea mai multor ultramaratoane în fiecare zi. Pentru un mamifer, zborul este cea mai costisitoare formă de mișcare din natură: consumul de oxigen crește de peste 15 ori față de repaus. La om sau la rozătoare, o asemenea arsură metabolică ar inunda țesuturile cu radicali liberi și ar provoca inflamații cronice distructive. Forțați de propria lor biologie să facă față acestui efort noapte de noapte, liliecii au transformat mecanismele de stingere a inflamației într-un scut care îi apără simultan de tumori.

„Liliecii au dezvoltat această capacitate fizică incredibilă, această abilitate incredibilă de a face față bolilor și această capacitate incredibilă de a preveni cancerul. Asta înseamnă că, înțelegând cum au evoluat liliecii ca să facă toate aceste lucruri pe care alte mamifere nu le pot face, putem găsi modalități complet noi și neașteptate de a face față factorilor obișnuiți care provoacă bolile umane.”, a spus el.

Scutul antiviral: cum apărările împotriva infecțiilor prelungesc viața

Analiza genomică oferă și o a doua legătură. De fiecare dată când Vazquez identifica o genă asociată cu durata de viață a liliecilor, colaboratoarea sa Elise Lauterbur, pe atunci la Universitatea din Arizona, descoperise adesea că aceeași genă era implicată în interacțiunile dintre lilieci și virusuri.

„Există mult mai multe suprapuneri decât te-ai aștepta din simplă întâmplare între genele asociate cu longevitatea și cele asociate cu interacțiunile virale”, a spus Vazquez.

Cercetătorii au mai descoperit că liliecii din genul Myotis au un număr neobișnuit de mare de gene care produc proteine ce interacționează cu virusurile ADN, adică virusurile care își poartă informația genetică în ADN, precum cele herpetice. Spre deosebire de virusurile ARN, care declanșează infecții respiratorii rapide și zgomotoase, virusurile ADN (precum cele herpetice) rămân adesea îngropate în organism toată viața. Pentru a trăi o jumătate de secol fără ca acești invadatori latenți să scape de sub control sau să genereze mutații maligne, liliecii și-au calibrat proteine de semnalizare — precum interferonul — capabile să mențină infecția într-un armistițiu permanent, fără a declanșa inflamații care să le distrugă propriile organe.

„Proteinele care interacționează cu virusurile ADN au fost puternic favorizate de selecție la lilieci, spre deosebire de majoritatea celorlalte mamifere, la care există o selecție foarte puternică atât pentru proteinele care interacționează cu virusurile ADN, cât și pentru cele care interacționează cu virusurile ARN”, a spus Sudmant.

Oamenii și celelalte primate urmează alt tipar. Ei tind să aibă mai multe gene care produc proteine ce interacționează cu virusurile ARN, printre ele virusul care provoacă COVID-19 și HIV, decât cu virusurile ADN.

Paradoxul zoonotic: incompatibilitatea evolutivă dintre lilieci și oameni

Această nepotrivire evolutivă dintre apărarea imunitară a liliecilor și cea a oamenilor ar putea ajuta la explicarea faptului că unele virusuri care trec de la lilieci la oameni pot provoca boli zoonotice grave.

„Oamenii și liliecii nu se potrivesc deloc unii cu alții. Acesta e unul dintre motivele pentru care trebuie să fim precauți când lucrăm cu liliecii: în privința zoonozelor, relația e bidirecțională. Nu vrem să le transmitem ceva liliecilor și nu vrem să primim ceva de la ei. Această nepotrivire e cu siguranță un aspect pe care ar trebui să-l studiem mai amănunțit.”, a spus Vazquez.

Cei doi cercetători urmează acum fire diferite. Sudmant se concentrează mai degrabă pe felul în care aceste celule își reglează răspunsurile imune. El întreține culturi celulare de la numeroase specii de primate, ca să cerceteze genetica longevității și relația dintre durata de viață și genele de reparare a ADN-ului.

„Un aspect care mă entuziasmează cu adevărat este compromisul dintre felul în care un liliac se protejează producând proteine care atacă genomul virusurilor și felul în care își protejează, totodată, propriul genom de atacul acestor proteine”, a subliniat Sudmant.

Aflat acum la Universitatea de Stat din Pennsylvania, Vazquez continuă să caute aceste răspunsuri în culturile celulare. Însă prima mare lecție a liliecilor este deja conturată: o viață lungă nu se obține încercând să repari la nesfârșit piesele compromise, ci printr-o disciplină biologică necruțătoare — eliminarea fără ezitare a celulelor deteriorate și menținerea unui armistițiu permanent cu virusurile din jur.

Merită să știe și alții asta?

Votează dacă ți-a plăcut articolul.

DA NU