Thor&Bats, czyli Thor w świecie zwierząt

🦇 🦇 🦇Lek na udar ukryty w ślinie nietoperza? Historia naukowego tropu prowadzącego do wampira🦇 🦇 🦇

Nietoperze od dawna inspirują naukowców. Ich zdolność do lotu pomogła lepiej zrozumieć aerodynamikę, echolokacja stała się inspiracją dla rozwoju technologii, a wyjątkowa odporność organizmu jest dziś przedmiotem badań medycznych. Mało kto jednak przypuszczałby, że jeden z najbardziej niezwykłych tropów w poszukiwaniu nowych leków na udar będzie prowadził właśnie do… wampira.

Nie chodzi oczywiście o postać z legend, lecz o prawdziwego mieszkańca Ameryki Środkowej i Południowej – wampira zwyczajnego (Desmodus rotundus). To niewielki nietoperz, który żywi się krwią ssaków i ptaków. Aby taki sposób odżywiania był możliwy, natura wyposażyła go w wyjątkowe narzędzie – ślinę zawierającą substancje zapobiegające krzepnięciu krwi.

Podczas żerowania wampir wykonuje niewielkie nacięcie skóry ofiary i zlizuje wypływającą krew. Gdyby krew zaczęła natychmiast krzepnąć, zdobycie pokarmu byłoby bardzo trudne. Dlatego w ślinie tego nietoperza znajdują się związki, które utrzymują przepływ krwi i zapobiegają tworzeniu skrzepu.

To właśnie ta cecha zwróciła uwagę badaczy. Wśród substancji obecnych w ślinie odkryto białko nazwane desmoteplazą. Działa ono poprzez uruchamianie naturalnych mechanizmów rozpuszczania skrzepów. A skrzep jest właśnie głównym problemem podczas udaru niedokrwiennego mózgu.

Udar niedokrwienny występuje wtedy, gdy naczynie doprowadzające krew do fragmentu mózgu zostaje zablokowane. Komórki nerwowe zaczynają cierpieć z powodu braku tlenu i bardzo szybko obumierają. W takich sytuacjach liczy się każda minuta.

Od lat stosuje się leki mające rozpuszczać skrzepy, jednak ich użycie jest ograniczone czasowo i może wiązać się z działaniami niepożądanymi. Desmoteplaza wydawała się obiecująca, ponieważ działa bardzo wybiórczo – silniej aktywuje się w miejscu obecności skrzepu niż w krążącej krwi.

Wyniki pierwszych badań klinicznych wzbudziły duże zainteresowanie. Pojawiła się nadzieja, że lek inspirowany śliną nietoperza pozwoli wydłużyć czas skutecznego leczenia udaru i poprawić rokowania pacjentów.

Nauka jednak rzadko podąża prostą drogą.
Kolejne, większe badania nie potwierdziły oczekiwanej skuteczności i projekt nie doprowadził do wprowadzenia desmoteplazy do rutynowego leczenia. Mogłoby się wydawać, że historia medycznej kariery wampira właśnie się zakończyła. Tak się jednak nie stało.

Dziś badania nad biologią wampirów trwają nadal i coraz częściej koncentrują się nie na jednym konkretnym leku, ale na całym zestawie niezwykłych substancji obecnych w ich organizmach.

Naukowcy zwracają uwagę, że ślina wampirów jest efektem milionów lat ewolucji. Musiała stać się niezwykle skuteczna w utrzymywaniu przepływu krwi, ograniczaniu krzepnięcia i jednocześnie niepowodowaniu nadmiernego uszkodzenia tkanek żywiciela. To właśnie dlatego badacze nadal analizują zawarte w niej białka i inne związki biologicznie aktywne.

Obecnie poszukuje się możliwości wykorzystania tych odkryć między innymi w leczeniu chorób zakrzepowo-zatorowych, poprawie działania leków przeciwkrzepliwych, ograniczaniu skutków niedokrwienia tkanek oraz projektowaniu bardziej precyzyjnych terapii działających bezpośrednio w miejscu powstania skrzepu.

Coraz większe znaczenie mają także nowoczesne metody biologii molekularnej i analizy genomów. Zamiast pobierać substancje od zwierząt, naukowcy odczytują informacje zapisane w genach i próbują odtworzyć najbardziej obiecujące cząsteczki w laboratorium. Dzięki temu badania nad wampirami mogą prowadzić do powstania całkowicie nowych grup leków.

Ale sama biologia wampirów pozostaje fascynująca.

Choć w kulturze przedstawia się je jako agresywne zwierzęta atakujące z powietrza, rzeczywistość wygląda inaczej. Wampiry nie rzucają się na ofiarę. Lądują obok niej i… podchodzą pieszo. To jedne z najbardziej sprawnych naziemnie poruszających się nietoperzy. Potrafią chodzić, podskakiwać i bardzo sprawnie przemieszczać się po ziemi.

Gdy znajdą odpowiednie miejsce, wykorzystują wyspecjalizowane receptory ciepła znajdujące się w okolicy nosa. Dzięki nim wykrywają miejsca, gdzie naczynia krwionośne przebiegają płytko pod skórą. Następnie wykonują niewielkie nacięcie niezwykle ostrymi siekaczami. Rana ma zwykle zaledwie kilka milimetrów głębokości i często nie powoduje wyraźnej reakcji zwierzęcia.

Wbrew obiegowej opinii wampiry nie wysysają krwi. Ich język działa raczej jak bardzo sprawna łyżeczka – zwierzę zlizuje wypływającą krew, a ślina cały czas zapobiega jej krzepnięciu.

Ich dieta jest bardzo wymagająca. Dorosły wampir podczas jednej nocy może pobrać ilość krwi odpowiadającą nawet połowie masy własnego ciała. Jednocześnie ma bardzo szybki metabolizm i nie potrafi długo głodować – już po około dwóch dobach bez pokarmu może znaleźć się w stanie zagrożenia życia.

Być może właśnie dlatego wampiry wykształciły jeszcze jedną niezwykłą cechę – potrafią dzielić się pokarmem. Gdy osobnik nie znajdzie pożywienia, inny członek kolonii może zwrócić część pobranej krwi i nakarmić głodującego sąsiada. To jeden z najlepiej poznanych przykładów wzajemnej pomocy w świecie dzikich ssaków.

Historia wampira pokazała, jak ogromnym źródłem inspiracji dla medycyny jest przyroda. Organizmy zwierząt przez miliony lat ewolucji wykształciły rozwiązania, których człowiek nie potrafiłby sam zaprojektować.

Choć lek na udar inspirowany śliną wampira nie trafił ostatecznie do codziennego leczenia, sama droga badawcza okazała się bardzo cenna. Pokazała, że odpowiedzi na część medycznych pytań mogą być ukryte w miejscach, których jeszcze niedawno nikt nie brał pod uwagę – także w świecie nietoperzy.

Czasem droga do przełomowego odkrycia zaczyna się nie w laboratorium, lecz wysoko pod sklepieniem tropikalnej jaskini.

Tekst: Jolanta Węgiel, Ogólnopolskie Towarzystwo Ochrony Nietoperzy

Zdjęcie: Katarzyna Thor

Katarzyna Thor – polska chiropterolog, popularyzatorka wiedzy o nietoperzach i autorka profilu Thor&Bats, czyli Thor w świecie zwierząt , poświęconego badaniom, ochronie i fotografii nietoperzy. W swojej działalności pokazuje kulisy pracy terenowej, rehabilitacji oraz codzienności związanej z poznawaniem tych niezwykłych ssaków.

🦇 🦇 🦇Żyć tak długo jak nietoperz🦇 🦇 🦇

W świecie ssaków obowiązuje zasada, która wydaje się niemal niepodważalna: małe organizmy żyją krótko, duże dłużej.
Mysz żyje zwykle dwa–trzy lata. Człowiek może dożyć dziewięciu dekad. Biolodzy od dawna obserwują zależność między wielkością ciała, tempem metabolizmu a długością życia. Im organizm mniejszy i bardziej intensywnie pracujący, tym szybciej powinien się starzeć.

A potem pojawia się nietoperz.

Weźmy nocka dużego, gatunek dobrze znany także w Polsce. Dorosły osobnik waży zwykle około 30–40 gramów. Według klasycznych modeli biologicznych taki ssak nie powinien należeć do rekordzistów długowieczności.

Tymczasem przedstawiciele rodzaju Myotis potrafią przeżyć ponad 30 lat. To tak, jakby kot żył ponad sto lat.

Dla naukowców był to sygnał, że organizmy nietoperzy funkcjonują inaczej, niż przewidywały dotychczasowe modele starzenia.

Nietoperze od dawna fascynują biologów. To jedyne ssaki zdolne do aktywnego lotu i jedne z najbardziej niezwykłych zwierząt na Ziemi. Jednak być może ich największym osiągnięciem nie jest podbój nocnego nieba.

Być może jest nim wyjątkowa zdolność do spowalniania skutków starzenia.

Starzenie to proces, którego doświadcza każdy organizm.
Z czasem w komórkach gromadzą się uszkodzenia DNA, osłabia się zdolność regeneracji, pojawiają się przewlekłe stany zapalne i spada sprawność tkanek. U większości zwierząt szybki metabolizm dodatkowo przyspiesza ten proces.

Nietoperze wydają się przeczyć tej zasadzie.

Lot należy do najbardziej energochłonnych aktywności w świecie zwierząt. Organizm musi produkować ogromne ilości energii, a komórki nieustannie radzą sobie ze stresem metabolicznym.

Z biologicznego punktu widzenia powinno to prowadzić do szybszego starzenia.

A jednak część gatunków nietoperzy żyje wielokrotnie dłużej, niż wynikałoby to z ich rozmiarów.

Naukowcy zaczęli więc zadawać inne pytanie. Nie dlaczego nietoperze żyją długo. Ale jak ich organizmy tak skutecznie radzą sobie z upływem czasu.

Projekt AGELESS — poszukiwanie biologicznego sekretu

Właśnie z tego pytania narodził się międzynarodowy projekt AGELESS. Projekt połączył czołowe laboratoria i ośrodki badawcze z całej Europy, w tym instytuty z Francji, Niemiec, Polski i Włoch. Do współpracy zaproszono biologów ewolucyjnych, genetyków, specjalistów od procesów starzenia i badaczy układu odpornościowego.

W badania zaangażowano również organizacje zdrowotne i partnerów z przemysłu biomedycznego, aby przyspieszyć przełożenie odkryć naukowych na przyszłe zastosowania medyczne.

Naukowcy analizowali materiał genetyczny różnych gatunków nietoperzy i sprawdzali, co odróżnia ich komórki od komórek innych ssaków.

Szczególną uwagę poświęcono telomerom. Telomery to ochronne zakończenia chromosomów. U większości organizmów skracają się wraz z wiekiem i są uznawane za jeden z biologicznych wskaźników starzenia.

U części badanych nietoperzy odkryto jednak coś zaskakującego.
Telomery nie skracały się w tempie typowym dla większości ssaków.
Dalsze analizy pozwoliły wskazać geny związane z utrzymaniem stabilności DNA, naprawą uszkodzeń komórkowych i ograniczaniem skutków przewlekłego stresu.

Nie oznacza to, że nietoperze nie starzeją się wcale. Wygląda jednak na to, że ich organizmy znacznie skuteczniej naprawiają skutki starzenia.

Jeżeli uda się dokładnie zrozumieć te mechanizmy, odkrycia mogą w przyszłości pomóc wydłużyć ludzkie życie w zdrowiu, opóźnić choroby związane z wiekiem i dłużej utrzymać sprawność organizmu.

Projekt AGELESS zakończył się ale nie zakończył historii badań. Wyniki AGELESS stały się punktem wyjścia dla kolejnych badań.

Jednym z najważniejszych przedsięwzięć jest projekt Bat1K. To międzynarodowe konsorcjum uruchomione w 2017 roku, którego celem jest odczytanie genomów wszystkich żyjących gatunków nietoperzy.

Badacze chcą zrozumieć genetyczne podstawy ich najciekawszych cech: długowieczności, odporności na choroby, zdolności naprawy DNA, echolokacji i aktywnego lotu.

Kontynuowane są również badania zespołu prof. Emmy Teeling z University College Dublin, która uczestniczyła w rozwoju badań nad genomiką i biologią starzenia nietoperzy.

Dziś nie czekamy już na zakończenie projektu. Czekamy na dalsze odkrycia. Bo być może odpowiedź na pytanie, jak wydłużyć życie w zdrowiu i opóźnić skutki starzenia, od milionów lat ukrywa się w organizmach niewielkich ssaków, które każdego wieczoru pojawiają się nad naszymi głowami.

Tekst: Jolanta Węgiel Ogólnopolskie Towarzystwo Ochrony Nietoperzy

Zdjęcie: Maurycy Ignaczak

Maurycy Ignaczak jest polskim chiropterologiem i fotografem, od ponad 25 lat zajmującym się badaniem oraz ochroną nietoperzy. Fotografowanie tych zwierząt towarzyszy mu od początku kariery naukowej, a przez lata rozwijał techniki pozwalające uchwycić nietoperze w locie.

Jego fotografie były prezentowane na licznych wystawach popularyzujących wiedzę o tych niezwykłych ssakach, między innymi „Prawdziwa natura nietoperza”, organizowanej przez Związek Polskich Parków Narodowych, oraz „Nocni Łowcy”, organizowanej przez Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu.