A természetben általánosan megfigyelhető, hogy ha egy egyed a saját szaporodásába fektet be, akkor ezáltal automatikusan csökkenti mind vitalitását, mind életének hosszát. Egyszerűen fogalmazva tehát, több utód egyenlő rövidebb élettel és gyengébb egészséggel. És bár mindeddig nem sikerült megfelelő módon azonosítani ennek a jelenségnek a molekuláris vagy fiziológiai alapját, amely „cost of reproduction" (a szaporodás ára) fogalom alatt ismert, ez a jelenség megfigyelhető a legkülönbözőbb organizmusok spektrumában, azonban egy lényeges kivétellel, és ez a társas rovarok.
Paradox módon ugyanis a társas rovarok szaporodási kasztjainak egyedei sokszorosan magasabb életkort érnek el, mint ugyanazon faj nem szaporodó egyedei. Kiváló példa erre éppen a mézelő méh, amelynél az anyák akár hatvanszor hosszabb életkort érnek el a munkásméhekhez képest.
A telomerek mint a hosszú élettartam oka
Sok találgatás létezik arról, hogy mi teszi lehetővé a társas rovarok szaporodási kasztjai számára, hogy ilyen viszonylag hosszú ideig éljenek. Az egyik feltételezés szerint ennek hátterében a telomeráz magas aktivitása áll, vagyis annak az enzimnek, amely a kromoszómák végeire, az úgynevezett telomerekre telepszik, és amelyekhez ismételten újonnan létrehozott DNS-szakaszokat ad hozzá, és tulajdonképpen így meghosszabbítja a telomereket. Egyfajta telomera-felújítási képességről beszélhetünk. A szabad oxigén gyökök mellett, amelyek szívesen "lerágcsálják" a kromoszómák végeit, a kromoszómavégek közvetlenül törvényszerűen rövidülnek minden sejtoszlással (ez a nem teljes DNS-szintézis hatása, amely megelőzi a sejtoszlást). A telomeráz működése tehát teljesen alapvető mind a genetikai információ, mind az élet fenntartása szempontjából. Az a felfedezés, hogy a telomerek és a telomeráz működése szorosan összefügg az öregedéssel és számos civilizációs betegség kialakulásával, az elmúlt három évtizedben a tudományos törekvések reflektorfényébe helyezte a telomera-kutatást. Az emberen és más emlősökön végzett kutatással viszonylag jól sikerült bizonyítani, hogy az egyed fejlődése során a telomeráz aktivitása fokozatosan csökken, és így a telomerek hossza rövidül, és hogy tehát a telomerikus hossz egyfajta öregedési indikátorként működik. Ami valódi felzúdulást kelt, az az, hogy a telomerek hossza tükrözi az egészségi állapotot és a hosszú élettartam képességét. Úgy tűnik ugyanis, hogy azok a felnőtt egyedek, akiknek kellően hosszú telomereik vannak a proliferációsan aktív, azaz osztódó sejtekben, egészségügyileg sokkal jobban vannak, és magasabb életkort érnek el, mint a viszonylag rövid telomerekkel rendelkező egyedek. Harmadszor meg kell említeni a stressz hatását, és nem csak az oxidatív stresszt a már említett szabad oxigén gyökök formájában, hanem a legkülönbözőbb stressz körülményeket is.
Példa erre a mézelő méh, amelynek anyái akár hatvanszor hosszabb életkort érnek el a külső környezetből származó munkásméhekhez képest, valamint a pszichés stressz, tehát összességében a stressz, amely úgy tűnik, hozzájárulhat a telomerek rövidüléséhez. Másrészt nagyon hangsúlyozni kell a telomeráz aktivitásának szigorú szabályozásának szükségességét azzal, hogy a szervezet számára az adott pillanatban alapvető, hogy a telomerikus hossz se ne legyen túl rövid, se ne legyen túl hosszú, hanem egyszerűen optimális. Amikor ugyanis a sejtben a telomerikus hossz, és ez az x-edik sejtoszlás következtében és egyidejűleg a telomeráz hiányában, egy bizonyos kritikus határra rövidül, elindul egy olyan mechanizmus, amely lehetetlenné teszi az adott sejt további osztódását. Ez az a jelenség, amely minden bizonnyal rendkívül fontos alkalmazásra talál az egyes szervek fejlődésében, mert minden szerv fejlődését a megfelelő pillanatban meg kell állítani. És ez az oka annak, hogy a telomeráz aktivitása az egyed fejlődése során csökken, mégpedig annyira, hogy végül a felnőtt egyednél a legtöbb testi sejtnél a telomeráz teljesen eltűnik. Normális körülmények között a felnőtt embernél csak azok a sejtek mutatnak állandó telomeráz aktivitást, amelyek rendszeresen proliferációsan aktívak, ami jellemzően a csírasejtek, vagyis azok, amelyekből a spermiumok és petesejtek kialakulnak, vagy a őssejtek is. És ha nem megfelelő időben és nem megfelelő helyen valamilyen hiba miatt a telomeráz reaktiválódik vagy túlzott aktivitása jelentkezik, ez lehet az oka például a kontrolláhatatlan daganatos burjánzásnak.
Telomeráz a mézelő méhnél
Csapatunk, amely hosszú távon a rovarok telomera-kutatására orientálódik, az elmúlt két évben a mézelő méh telomeráz aktivitásával foglalkozott, miközben a tanulmány eredményeit az idei évben publikálták a Chromosoma folyóiratban. A TRAP (Telomeric Repeat Amplification Protocol) módszer segítségével munkánk megerősítette, hogy hasonlóan a gerincesekhez, úgy a méh fejlődése során is a telomeráz aktivitása általában csökken (grafikon). A munkások és herék szöveteiben a telomeráz aktivitása a lárvális fejlődéstől kezdve lecsökken, mégpedig körülbelül 10%-ra az embriókhoz képest. Az embriókhoz képest a herékben is enyhén csökkent az aktivitás, de ez csak körülbelül 60%-ra. Azonban teljesen meglepő eredményeket kaptunk a méhanyáknál. Amellett, hogy, és ez teljesen a várakozásunknak megfelelően, a telomeráz aktivitása megnőtt az anyák petefészkeiben (mégpedig az anya kibábozódása előtt az embriók szintjének 160%-ára), úgy szintén a herékhez és munkásokhoz képest tízszeres aktivitásnövekedést figyeltünk meg a harmadik lárva stádiumban. Mindazonáltal, rendkívüli aktivitásnövekedést találtunk a felnőtt méhanyák agyában, ahol a telomeráz aktivitása elérte a herek és munkások agyában megfigyelt szint akár 70-szeresét is. A megnövekedett telomeráz aktivitás az anyák harmadik lárva stádiumában kapcsolatban állhat az anyák determinációs folyamatával, vagy még sokkal valószínűbben az anyalárva lényegesen gyorsabb növekedésével a herek vagy munkások lárvácskáihoz képest.
Az elmúlt évtizedekben nemcsak a méhpopuláció csökken, hanem csökken a méhanyák élettartama és teljesítménye is
De hogy mi áll a telomeráz extrém növekedése mögött a felnőtt anyák agyában, arról valóban csak találgathatunk. Bár felfedezésünk összhangban van az említett feltételezéssel, hogy a méhanyák hosszú élettartama kapcsolatban állhat magas telomeráz aktivitásukkal, de másrészt a felnőttek agysejtek általában nem különösebben proliferációsan aktívak. Miért tehát ilyen magas a telomeráz szintje? Lehetséges, hogy a telomeráz itt még egy másik, számunkra egyelőre teljesen ismeretlen funkciót lát el. Mindenesetre mindenképpen érdemes lesz, hogy a jövőben a megfigyelt jelenséget még egyszer, mégpedig részletesebben megvizsgáljuk.
Ismert, hogy az elmúlt évtizedekben nemcsak a méhpopuláció csökken világszerte, hanem csökken a méhanyák élettartama és teljesítménye is. Feltételezhető, hogy a hibás egy koktél lesz azokból a stresszfaktorokból, amelyeknek a méhek ismételten ki vannak téve, mint például a legkülönbözőbb peszticidek a méhek életkörnyezetében, a táplálék alacsony változatossága vagy a méhek számára természetellenes táplálék a téli időszakban és sok más. Ahogy már említettük, a telomerek hossza és a telomeráz aktivitása a stressz által befolyásolható, legalábbis ez így tűnik az emlősökön végzett kutatásból. De megfigyelhető-e hasonló hatás a méheknél is? Mivel néhány előzetes eredményünk azt sugallja, hogy talán igen, kellemes kötelességünk lesz a méheken végzett kutatásnak, mégpedig a cseh méhészekkel együttműködve, a következő években is szentelni magunkat. Mert nemcsak a méhek riasztó fogyása az, ami erőfeszítéseinkhez vezet, hanem elsősorban maguk a méhek, amelyek mindannyiunk rendkívüli figyelmét megérdemlik.
A Včelařství folyóiratból:
RNDr. Radmila Čapková Frydrychová, PhD. Entomológiai Intézet, a Cseh Tudományos Akadémia Biológiai Központja, České Budějovice Illusztrációs fotó: Pavel Cimala
Köszönetnyilvánítás: A munkát a Strategie AV21 projekt támogatta, kutatási program: Az élet sokfélesége és az ökoszisztémák egészsége, tevékenység: Méhek egészsége, 2016.
