حیوانات و گیاهانی که تا ابد زنده هستند

البته منظور از این جاودانگی، "جاودانگی بیولوژیکی" است. هر چند که این اصطلاح در بین زیست‌شناسان چندان رایج نیست. "توماس بوش" از محققان دانشگاه ییل می‌گوید: "معنی واقعی جاودانگی نمردن است که مفهوم احمقانه‌ای است." در اینجا این پارادوکس وجود دارد که حتی اندام‌های موجوداتی که حیات جاودانه دارند، قطعا فانی و از بین‌رونده است. آن‌ها می‌توانند در طبیعت شکار شوند یا توسط بیماری یا یک اتفاق طبیعی مانند فوران آتشفشان نابود شوند. اما بر خلاف انسان، این گونه‌ها به ندرت می‌میرند چرا که به سادگی پیر نمی‌شوند.


درخت "کاج زبرمیوه" (Bristlecone Pine) مثال خوبی از گونه‌های نامیرا است. بعضی از این گیاهان در آمریکای شمالی بوده و قدمت آن‌ها به ۵۰۰۰ سال قبل می‌رسد. از لحاظ ظاهر بیرونی، پیری این درخت کاملا به چشم می‌آید. "هاوارد توماس" از محققان دانشگاه آبریستویث انگلستان می‌گوید: "این درختان در گذر زمان آسیب‌های زیادی چون رعد و برق و بارش برف‌های سنگین را تحمل کرده‌اند." به بیانی دیگر این درختان پیر به نظر می‌رسند اما نوع پیری آن‌ها داستان دیگری است.


نتایج یک بررسی که در سال ۲۰۰۱ منتشر شد، نشان داد که گذر زمان تاثیر قابل توجهی بر میزان جهش گرده و دانه‌ی این درختان کاج ندارد. ضمن این که بافت آوندی این درختان همچنان جوان هستند. علت جوانی بافت‌های درختانی مانند کاج زبرمیوه هنوز معلوم نشده است. اما توماس بر این عقیده است که خاصیت ویژه‌ای به نام "مریستم" در این درختان وجود دارد. مریستم به مجموعه‌ای از یاخته‌های جنینی اشاره دارد که محل تجمع سلول‌های بنیادی است. این سلول‌های بنیادی به گیاه کمک می‌کنند تا جوانی خود را حفظ کرده و تا هزاران سال پابرجا بماند.

جهش سلولی در انسان‌ها هم رخ می‌دهد. اما مانند کشت باکتری، سلول‌های جهش نیافته بر سلول‌های آسیب دیده غالب می‌شوند. "لیون ویلدر" محقق دانشگاه بلژیک احتمال دیگری را مطرح می‌کند. وی "منطقه راکد" (quiescent centre) را به عنوان بخش کلیدی مرتیسم گیاه در نظر می‌گیرد. در این منطقه، نرخ تکثیر سلول‌ها کاهش پیدا می‌کند و این امکان وجود دارد تا بخشی از سلول‌های بنیادی مریستیم سرکوب شوند. این فرآیند مفید است چرا که هر بار که سلولی تقسیم می‌شود، خطر یک جهش خطرناک در DNA افزایش پیدا می‌کند. ویلدر در این باره می‌گوید:"کنترل بخشی از سلول‌های بنیادی که به ندرت تقسیم می‌شوند می‌تواند به ایجاد ژنوم پشتیبان با ساختار نسبتا کامل منجر شود."


تیم تحقیقاتی ویلدر در سال ۲۰۱۳ پروتئینی را در گیاه "آرابیدوپسیس" شناسایی کردند که می‌تواند برای کنترل فعالیت در منطقه‌ی راکد به کار رود. این امکان وجود دارد که پروتئین‌های مشابهی در ساختار کاج زبرمیوه وجود داشته باشد که از پیر شدن سلول‌ها جلوگیری می‌کنند و اجازه می‌دهند تا درخت هزاران سال زنده بماند. با این حال، ترفندهای مخفی مریستم به جاودانگی اکثر گونه‌های گیاهی کمکی نمی‌کند. دلیلش هم این نکته می‌تواند باشد که روند زندگی آن‌ها سرعت بالایی دارد.


بنا به گفته‌ی توماس: "پدیدار شدن پیری می‌تواند بر عملکرد مریستم غلبه کند ."در واقع، سلول‌های گیاهانی مانند آرابیدوپسیس به سرعت تکثیر شده و اندام‌های آن‌ها قبل از آن که مریستم بافت‌های آسیب دیده را ترمیم کند، از بین می‌روند. در حالی که، در گیاهانی که از نظر بیولوژیکی زندگی جاودانه دارند، این روند رشد، سرعت آهسته‌تری دارد. توماس در ادامه می‌گوید: "فعالیت مریستم تابع طول عمر ارگان‌ها است." البته در مقایسه‌ی روند رشد گیاهان با حیوانات، رشد حیوانات بسیار سریع‌تر است. همین عامل می‌تواند دلیل این باشد که گونه‌های جانوری به ندرت بیش از چند صد سال زنده هستند.

البته یک استثنا در این باره وجود دارد و آن مرجان‌هایی هستند که تشکیل کلونی داده‌اند و می‌توانند بیش از ۴۰۰۰ سال عمر کنند. حال آن که گونه‌ی پولیپ مرجانی که به صورت فردی زندگی می‌کند، طول عمرش از چند سال فراتر نمی‌رود. صدف مینگ تنها گونه‌ی منفردی است که بلندترین طول عمر را به خود اختصاص داده است. در سال ۲۰۰۶ این نوع صدف در هنگام لایروبی سواحل شمالی ایسلند پیدا شد و طول عمر آن ۵۰۷ سال برآورد شد.


مطالعات صورت گرفته در سال ۲۰۱۲ نشان داد که این گونه‌ی جانوری مجهز به پوسته‌ای است که آن را در برابر خطرات مصون نگه می‌دارد. مدت زمان زندگی این نوع صدف می‌تواند طولانی باشد چرا که ساختار سلولی آن مشابه درخت کاج زبر میوه است و روند رشد بسیار آهسته‌ای دارد. صدف مینگ قدیمی‌ترین جانوری است که سن آن قابل برآورد است. از آنجا که مینگ جزو دسته‌ی نرم تنان محسوب می‌شود، زیست‌شناسان می‌توانند با شمردن خطوط روی پوسته‌ی آن، سن این صدف را محاسبه کنند. درست مانند درختان که از شمردن حلقه‌های تنه، سن آن‌ها به دست می‌آید.البته این امکان وجود دارد که گونه‌های قدیمی‌تر از صدف مینگ موجود باشد اما سن آن‌ها مانند مینگ به راحتی قابل برآورد نیست. مینگ حتی پس از مرگ می‌تواند حیات جاودانه داشته باشد. چرا که در سلول‌های این گونه، مولکول‌های حاوی اکسیژن با پوسته‌ی آن واکنش داده و بخش‌های آسیب دیده را ترمیم می‌کنند.


گونه‌ای دیگر به نام هیدرا (سرده) را می‌توان در نظر گرفت که یک نرم تن کوچک از خانواده‌ی عروس دریایی است. این جانوران کوچک در مقایسه با جانداران بزرگ‌تر، عمر درازی ندارند. با این حال یک زیست شناس موفق شده است که این گونه جانوری را بیش از ۴ سال زنده نگه دارد. این مدت زمان برای جانوری به اندازه‌ی ۱۵ میلی‌متر واقعا حیرت‌انگیز است. نکته‌ی جالب دیگر این که با گذشت ۴ سال، هیدرا همچنان جوانی روز اول را دارد. از این رو هیدرا هم جزو آن دسته از گونه‌هایی است که حیات بیولوژیکی جاودانه دارند. در مورد طول عمر یک هیدرا که به طور فردی زندگی می‌کند حدس و گمان‌های متنوعی وجود دارد. این مدت زمان می‌تواند به بیش از چند سال نرسد و هیدرا تسلیم تهدیداتی مانند بیماری شود یا این که فراتر از ۱۰۰۰۰ سال رود. چند سال پیش محققان توضیحی برای عدم پیری سلول‌ها در هیدرا ارایه دادند. به بیانی ساده، دوباره بحث سلول‌های بنیادی به میان آمد.


هیدرا مقادیر قابل توجهی از سلول‌های بنیادی را در بدن کوچک خود حمل می‌کند. این سلول‌ها بسیار قوی بوده و قابلیت رشد مجدد را دارند. همین قابلیت، باعث شده است که اسم "هیدرا" از اسطوره‌ای افسانه‌ای به نام "هیدرا لرنا" گرفته شود. هیدرا لرنا دارای چند سر بود که با بریده شدن هر سر، سر دیگری مجددا روییده می‌شد. معمولا هیدرا از طریق جنسی تولید مثل نمی‌کند و به صورت کلونی‌های کوچک رشد می‌کند. در این حالت سه نوع سلول بنیادی متمایز وجود دارد که باعث تکرار بافت‌های سلولی مجموعه می‌شود. بوش و همکارش به این نتیجه رسیدند که این سه نوع سلول بنیادی در پروتئینی به نام FoxO مشترک است. بوش بر این عقیده است که این پروتئین نقش کلیدی در عامل ضد پیری را ایفا می‌کند. وی می‌گوید: "چنانچه ژن FoxO را از هیدرا جدا کنیم، این جانور پیری را تجربه خواهد کرد.

البته هنوز هم نحوه‌ی ساز و کار FoxO در جلوگیری از پیری مشخص نیست. با این حال این نکته معلوم است که FoxO به عنوان مرکزی در سلول عمل می‌کند که سیگنال‌های مختلف مولکولی را از محیط بیرون دریافت کرده و آن‌ها را ادغام می‌کند. بوش در این خصوص می‌گوید: "ما در حال بررسی این موضوع هستیم که FoxO چطور با سیگنال‌های زیست محیطی ادغام می‌شود." در واقع FoxO می‌تواند عامل ضد پیری در دنیای حیوانات باشد. این پروتئین در حد خیلی کم در انسان‌ها نیز وجود دارد. از این رو بعضی از انسان‌ها که سهم بیشتری از آن دارند عمرشان به صد سال می‌رسد. با این حال، حتی انسان‌های صد ساله هم مانند هیدرا به طور بیولوژیکی حیات جاودانه ندارند. از طرفی جاودانگی بیولوژیکی عروس دریایی مانند جاودانی بیولوژیک هیدرا نیست.


برای درک این نکته بهتر است نگاهی به چرخه‌ی پیچیده‌ی زندگی عروس دریایی داشته باشیم. اسپرم و تخمک عروس دریایی یک لارو کوچک را تشکیل می‌دهد. اما این لارو نمی‌تواند به سادگی در بدن یک عروس دریایی بالغ رشد کند. از این رو، روی سطح سخت قرار می‌گیرد و به یک ساختار نرم تن گونه به نام پولیپ تبدیل می‌شود. در بیشتر مواقع، این پولیپ‌ها کلونی‌های کوچکی تشکیل می‌دهند. در بعضی از گونه‌ها این پولیپ‌ها شروع به تولید عروس‌های دریایی نر و ماده کرده که پس از بلوغ آن‌ها هم دارای اسپرم و تخمک می‌شوند و این چرخه‌ی تولید مثل ادامه پیدا می‌کند.

بیشتر عروس‌های دریایی می‌توانند روند معکوسی از زندگی خود را طی کنند و به نخستین مرحله‌ی زندگی خود برگردند. اما وقتی به مرحله‌ی بلوغ جنسی برسند این توانایی خود را از دست می‌دهند. اما عروس‌های دریایی جاویدان از این قانون تبعیت نمی‌کند و حتی پس از رسیدن به بلوغ جنسی می‌توانتد به یک پولیپ نابالغ تبدیل شوند و به این طریق از مرگ فرار کرده و زندگی جاودانه پیدا کنند. این حالت مانند این است که یک پروانه بتواند به کرم ابریشم تبدیل شود!


در این مورد هم مانند باقی موارد ترفند جاودانگی به عنوان یک راز باقی مانده است. چرا که به نظر می‌رسد این حالت نسخه‌ی عجیب و غریبی از معکوس فرآیند تبدیل کرم ابریشم به پروانه است. از این رو می‌توان گفت که عروس دریایی وجوه اشتراک چندانی با دیگر جانوران ندارد . بنا به گفته‌ی بوش اگر سلول‌های بنیادی نقشی حیاتی در جاودانگی بیولوژیک حیوانات ایفا کنند، این حیوانات مجبور خواهند بود که برای رسیدن به حیات جاودانه تشکیل کلونی بدهند. از طرفی، تولید مثل از طریق ارتباط جنسی می‌تواند یک راه یک طرفه به سوی مرگ باشد.

بوش در ادامه می‌گوید: "شاید یک دلیل این قضیه این باشد که رابطه‌ی جنسی انرژی زیادی از جانوران می‌گیرد و همین عامل می‌تواند آن‌ها را به سوی مرگ سوق دهد." نمونه‌ی بارز این مسئله، "انتیکاینس" است که نوعی موش از رده‌ی کیسه‌داران است که پس از برقراری ارتباط جنسی با جفت خود می‌میرد.


البته حیات جاودانه‌ی بیولوژیکی در جانورانی که از طریق رابطه‌ی جنسی تولید مثل می‌کنند هم بی‌سابقه نیست. یک مثال خوب در این زمینه "خرچنگ آمریکایی" است. بر خلاف اکثر حیوانات که پس از رسیدن به بلوغ جنسی، روند رشد آن‌ها سریع‌تر یا آهسته‌تر می‌شود، برای خرچنگ آمریکایی چنین حالتی روی نمی‌دهد. چنانچه اندامی ‌از بدن این خرچنگ در اثر این اتفاق از بین برود، باز هم قابلیت رشد مجدد برای عضو از دست رفته وجود دارد. همین دو خصیصه باعث شده است که خرچنگ آمریکایی حتی در سنین بزرگسالی قادر به بازسازی بدن خود باشد.

از این رو می‌توان علت حداقل طول عمر ۱۴۰ ساله‌ی این گونه‌ی جانوری را توجیه کرد. ضمن این که می‌توان ریشه‌ی این عمر طولانی را به رفتار دی‌ان‌ای این خرچنگ ارتباط داد. کروموزوم‌های طولانی سلول‌های این جانور، در انتهای رشته‌ی خود پایانه‌ای فیزیکی به نام "تلومر" دارند که به حفاظت از دی‌ان‌ای کمک می‌کند.


با این حال پس از هر بار تقسیم سلولی تلومرها کوتاه‌تر می‌شوند و همین عامل سبب کوتاه‌تر شدن طول عمر می‌شود. البته نتایج پژوهشی که در سال ۱۹۹۸ انجام شد نشان داد که آنزیمی به نام "تلومراز" در اندام خرچنگ‌های آمریکایی وجود دارد که کمک می‌کند تا سلول‌های آن‌ها برای مدت طولانی‌تری جوان باقی بماند. به بیانی دیگر سلول‌های این خرچنگ از روند رشد طبیعی پیروی نمی‌کنند و به همین دلیل حیات بیولوژیکی جاودانه دارند. به نظر می‌رسند این ترفند تلومر روش مفیدی برای به تاخیر انداختن پیری در هر نوع اندامی‌ باشد.

البته شواهد اندکی در خصوص کارکرد این آنزیم در گونه‌هایی چون گیاهان و عروس دریایی وجود دارد و بنا به گفته‌ی بوش این آنزیم بیشتر در حیواناتی با جثه‌ی بزرگ‌تر یافت می‌شود. به طور حتم، اندام پستانداران حاوی آنزیم تلومراز است. در بدن انسان، این نوع آنزیم در سلول‌های HeLa فعال است. این سلول‌ها نخستین سلول‌های "جاودانه" ای هستند که تاکنون شناخته شده‌اند.


البته یک نکته‌ی ناخوشایند درباره‌ی این سلول‌ها وجود دارد. نام این سلول‌ها از Henrietta Lacks (هنریتا لاکس) گرفته شده که در سال ۱۹۵۱ به علت سرطان دهانه‌ی رحم درگذشت. آنزیم تلومر به تومورها کمک کرده بود تا رشد پیدا کنند و همین امر باعث شد تا سلول‌های سرطانی هنریتا لاکس نامیرا شده و به زندگی وی خاتمه دهند. سلول‌های سرطانی تنهای سلول‌های نامیرای بدن نیستند. سلول‌های زایا نیز نسبت به زمان رفتار بی‌اثری نشان می‌دهند. این سلول‌ها، اسپرم و تخمک تولید می‌کنند و همین خنثی بودن آن‌ها نسبت به زمان باعث می‌شود که نوزادان جوان متولد شوند. اما آیا تمام نوزادان، جوان متولد می‌شوند؟ گوسفند شبیه‌سازی شده‌ی دالی ثابت کرد که این طور نیست.


دالی از سلول‌هایی شکل گرفت که با گذشت زمان پیر می‌شدند. از این رو دالی هم نسبتا پیر متولد شد. از این رو تلومرهای موجود در سلول‌های دالی حتی در زمان بره بودنش کوتاه بودند و او نسبت به دیگر همتایان خود سریع‌تر پیر شد. سرانجام دالی پس از ۶ سال به علت بیماری ریوی فوت کرد. توماس در این باره می‌گوید: "بذر جاودانگی در اندام‌های ما مانند ساعتی است که مجدد شروع به کار می‌کند." البته ما نمی‌دانیم که این ساعت چگونه در سلول‌های زایا عملکردش را دوباره شروع می‌کند. یک دلیل آن می‌تواند آنزیم تلومراز باشد اما تمام واقعیت این نیست. حقیقت این است که فارغ از تبلیغات مربوط به کرم‌های پوستی، ما فاصله‌ی زیادی تا معکوس سازی روند پیری داریم. شاید اندکی از آسایش موجود به این خاطر باشد که بشر هنوز ترس از مرگ دارد. طبیعی است که همه ما انسان‌ها با گذر زمان پیر می‌شویم و این سلول‌های زایا نیستند که جاودانگی ما را تعیین می‌کنند. آنچه که ما را جاویدان می‌کند "انسانیت" است.