Onsterfelijkheid
Hoe overleef ik alles?
Onsterfelijkheid, veel mensen denken dat dit alleen in verhalen bestaat, dat het kant en klare onzin is. Maar in de werkelijkheid hangt het ervan af wat je onder onsterfelijkheid verstaat. Rinny Kooi, gepensioneerd doctor in de biologie en voormalig docent aan de Universiteit Leiden, onderscheidt twee typen onsterfelijkheid: onsterfelijkheid door wat je als persoon nalaat, denk bijvoorbeeld aan de 17de -eeuwse schilder Rembrandt van Rijn. En onsterfelijkheid in de fysieke zin, zoals bij sommige planten en dieren. Over deze laatste vorm van onsterfelijkheid gaat dit artikel.
Er zijn verschillende manieren waarop organismen in de natuur als onsterfelijk gezien kunnen worden. Zo zijn er volgens Rinny Kooi plantensoorten die keer op keer uit nieuwe wortels klonen van zichzelf kunnen maken zoals de aardbeienplant. Er zijn schimmels die een heel netwerk maken dat steeds maar doorgroeit en blijft bestaan. Ook zijn er oude sporen in de grond die eeuwen later nog tot ontwikkeling kunnen komen.
Afbeelding 1: Deep-sea sponge forest (credit NOAA)
Er zijn ook dieren die honderden tot duizenden jaren oud kunnen worden zoals de noordkromp, een schelpdier dat wel 400 jaar kan worden, en de spons. De oudst gevonden spons heeft een leeftijd van ongeveer 11.000 jaar gehaald. Daarnaast zijn er dieren die weer terug kunnen gaan naar hun jongere levensfases zoals de “immortal jellyfish”. Ook zijn er onlangs fluweelslakken ontdekt, zoals de Elysia atroviridis, die zichzelf onthoofdden en vervolgens weer kunnen regenereren. Tot slot zijn er dieren, zoals het beerdiertje, die extreme situaties kunnen overleven die wij mensen zonder bescherming nooit zouden kunnen overleven.
Afbeelding 2: Monorhaphis chuni glass sponge skeleton
Maar hoe werken deze vormen van onsterfelijkheid bij de spons, de immortal jellyfish, de fluweelslak en het beerdiertje ? En zouden wij mensen hier iets van kunnen leren, of het misschien zelfs kunnen gebruiken in de medische wereld? Of om zelf onsterfelijk te worden?
Afbeelding 3: Induced Pluripotent Stem Cells Show Potential for Autologous Stem Cell Therapies
De spons, immortal jellyfish en fluweelslakken zijn simpel gebouwde organismen die in de zee leven. Alle drie de soorten lijken pluripotente cellen te hebben. Hierdoor kunnen ze regenereren. Meer informatie over hoe pluripotente cellen werken vind je in onze video. Hoewel deze cellen op dezelfde manier werken, is de manier van onsterfelijkheid bij deze drie dieren verschillend.
De spons bestaat compleet uit pluripotente cellen, dit blijft zijn hele leven lang zo. Hierdoor kan hij niet alleen regenereren, maar ook zijn hele leven lang oude cellen vervangen door jongere cellen. Hiermee voorkomt hij mutaties in het DNA en kan die duizenden jaren oud worden.
Afbeelding 4: immortal jellyfish
De immortal jellyfish kan wanneer die stress ervaart door levensgevaarlijke situaties zoals verhongeren, terug gaan naar zijn larvale levensfase, de poliep. Zo kan hij die situaties overleven en later weer terug ontwikkelen tot zijn medusa vorm (kwal vorm). In theorie kan dit proces eindeloos doorgaan. In de werkelijkheid word de immortal jellyfish vaak opgegeten.
Afbeelding 5: levenscyclus immortal jellyfish
Afbeelding 6: onthoofde fluweelslak (credits Sayaka Mitoh)
Het regeneratievermogen van de fluweelslak is vergelijkbaar met dat van de spons en de kwal. Het bijzondere aan deze zeeslak is dat hij als organisme iets complexer gebouwd is dan de andere twee en toch kan overleven met alleen maar een hoofd.
Bij beerdiertjes werkt het allemaal anders. Beerdiertjes zijn microscopisch kleine diertjes die overal voorkomen en veel extreme situaties kunnen overleven, zoals extreem hoge en lage temperaturen, radioactieve straling en zelfs het vacuüm in de ruimte. Ze zijn er niet op gebouwd om onder deze omstandigheden te leven, maar ze hebben wel het vermogen om deze omstandigheden
Afbeelding 7: Een beerdiertje van de soort Paramacrobiotus kenlanus, zittend op een stukje mos. (credit European Atlas of Soil Biodiversity / Eye of Sciences)
te overleven. Hiervoor hebben ze een zeldzame overlevingsstrategie die cryptobiosis, of schijndood, wordt genoemd. Bij deze overlevingsstrategie wordt de stofwisseling stil gezet en verliest het beerdiertje bijna al zijn water. Normaal gesproken zou dit enorme waterverlies dodelijk zijn voor een organisme, maar dankzij speciale suikers kan het beerdiertje dit wel overleven. Doordat er geen stofwisseling meer plaatst vindt, heeft het beerdiertje geen water, zuurstof of voedsel nodig. Het nadeel is echter dat hij tijdens de schijndood niks kan doen. Het beerdiertje blijft schijndood totdat de leefomstandigheden in zijn omgeving verbeteren. Ze kunnen dit wel vijf jaar volhouden, soms zelfs langer.
Dit is allemaal reuze interessant, maar wat kunnen we hiermee? Wetenschappers zijn al jaren bezig met technieken om gespecialiseerde cellen, bijvoorbeeld huidcellen, om te zetten in “pluripotente” cellen. Ook is het gelukt om bij muizen een gespecialiseerde cel direct te veranderen in een ander type gespecialiseerde cel, door een aantal genen “aan” te zetten. Deze technieken zouden gebruikt kunnen worden om bijvoorbeeld nieuwe weefsels en cellen te maken om zo ziektes te genezen, organen te kweken voor donaties en om veroudering tegen te gaan. In 2020 is het zelfs gelukt om bij een 114 jaar oude vrouw cellen uit een bloedmonster om te zetten in “pluripotente” cellen. Bovendien zijn ze erin geslaagd om bij deze cellen de telomeren te verlengen. Tijdens ons leven is het zo dat de telomeren die onze DNA beschermen tijdens de celdeling steeds korter worden, waardoor op een gegeven moment de genen kunnen beschadigen. Hierdoor kunnen er verouderingsziektes ontstaan. Door de telomeren in de pluripotente cellen te verlengen, wordt het DNA weer goed beschermt. Hiermee “verjongen” de wetenschappers de cel.
Afbeelding 8: Directed Differentiation of iPS Cells. (credits naar Figure adapted from Amabile, G. & A. Meissner (2009) Trends Mol. Med. 15:59.)
Van de schijndood van de beerdiertjes hebben wetenschappers geleerd hoe ze vaccins beter houdbaar kunnen maken, zodat ze niet altijd gekoeld bewaard hoeven te worden. Als het vaccin nog niet nodig is kunnen de wetenschappers de cellen die in een vaccin zitten uit laten drogen. Later, wanneer het vaccin wel nodig is, kunnen de cellen in het vaccin weer gereactiveerd worden door ze in aanraking te laten komen met water. Deze methode kan ook gebruikt worden bij het behouden van DNA, stamcellen en bloedplaatjes.
We hebben dus al best wat geleerd van deze dieren, en volgens Rinny zijn er mogelijk nog meer niet ontdekte onsterfelijke dieren. Wie weet wat we daarvan nog kunnen leren! Tot nu toe zijn de meeste technieken echter nog in de experimentele fase, en dus vooral op muizen toegepast. Wanneer we erin slagen om ook bij mensen pluripotente cellen te creëren, kunnen we in combinatie met het verlengen van de telomeren heel wat (verouderings)ziektes voorkomen of genezen. Daarmee zou in de toekomst met behulp van deze technieken deze technieken de gemiddelde levensverwachting van mensen omhoog kunnen gaan. Misschien bereiken we zelfs ooit onsterfelijkheid.
Bronnen:
Peniel M. Dimberu, Immortal Jellyfish Provides Clues for Regenerative Medicine, 25 april 2011, https://singularityhub.com/2011/04/25/immortal-jellyfish-provides-clues-for-regenerative-medicine/#:~:text=None%20other%20than%20the%20humble,again%20after%20reaching%20full%20maturity
Caroline Kraaijvanger, ongelooflijk: zeeslakken onthoofden zichzelf en regenereren vervolgens een compleet nieuw lichaam, 9 maart 2021, https://www.scientias.nl/ongelofelijk-zeeslakken-onthoofden-zichzelf-en-regenereren-vervolgens-een-compleet-nieuw-lichaam/
Vivian Lammerse, wetenschappers reprogrammeren de cellen van 114-jaar oude vrouw, 25 maart 2020, https://www.scientias.nl/wetenschappers-reprogrammeren-de-cellen-van-114-jaar-oude-vrouw/
Ronald S. Petralia, Mark P. Mattson, Pamela J.Yao, Aging and longevity in the simplest animals and the quest for immortality, 5 juni 2014, https://www-sciencedirect-com.proxy.library.uu.nl/science/article/pii/S1568163714000622
Ylva Poelman, Beerdiertjes zijn waarschijnlijk de meest mishandelde organismen op aarde, 5 december 2017, https://www.trouw.nl/nieuws/beerdiertjes-zijn-waarschijnlijk-de-meest-mishandelde-organismen-op-aarde~b88cf954/?referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F
Afbeeldingen:
Afbeelding 1: https://oceanexplorer.noaa.gov/okeanos/explorations/ex1706/dailyupdates/dailyupdates.html#cbpi=july23.html
Afbeelding 2: https://inhabitat.com/11000-year-old-deep-sea-animal-fascinates-scientists/
Afbeelding 3: https://www.sonybiotechnology.com/us/blog/induced-pluripotent-stem-cells-show-potential-for-autologous-stem-cell-therapies/
Afbeelding 4: https://immortal-jellyfish.com/
Afbeelding 6: https://www.scientias.nl/ongelofelijk-zeeslakken-onthoofden-zichzelf-en-regenereren-vervolgens-een-compleet-nieuw-lichaam/
Afbeelding 7: https://www.nemokennislink.nl/publicaties/beresterk-bodemdiertje-overleeft-overal/
Afbeelding 8: https://www.rndsystems.com/resources/articles/differentiation-potential-induced-pluripotent-stem-cells