Kiedy biolog Luis Zambrano rozpoczął swoją karierę w późnych latach 90, wyobrażał sobie siebie pracującego kilometry od cywilizacji, może odkrywając nowe gatunki w jakimś ukrytym zakątku meksykańskiego półwyspu Jukatan. Zamiast tego, w 2003 roku, zaczął liczyć płazy w zanieczyszczonych, mętnych kanałach dzielnicy Xochimilco w Mexico City. Praca miała swoje zalety: pracował kilka minut od swojego domu i badał aksolotla (Ambystoma mexicanum), narodową ikonę Meksyku i prawdopodobnie najbardziej rozpoznawalną salamandrę na świecie. Ale w pierwszym roku Zambrano nie mógł się doczekać, kiedy to wszystko się skończy.

„Powiem wam, że na początku nienawidziłem tego projektu”, mówi. Po pierwsze, „nie mogłem nic złapać”.

Z czasem jednak udało mu się złapać kilka aksolotli. To, co znalazł, zaskoczyło go – i zmieniło bieg jego kariery. W 1998 r. pierwsze solidne badania nad aksolotlami oszacowały, że w Xochimilco jest ich około 6 000 na kilometr kwadratowy. Zambrano – który obecnie jest profesorem na Narodowym Uniwersytecie Autonomicznym Meksyku (UNAM) w Mexico City – odkrył w 2000 roku, że liczba ta spadła do około 1 000 zwierząt na kilometr kwadratowy. Do 2008 roku liczba ta spadła do 100; dziś, dzięki zanieczyszczeniu środowiska i inwazyjnym drapieżnikom, jest mniej niż 35 zwierząt na kilometr kwadratowy.

Aksolotl jest na skraju zagłady w kanałach miasta Meksyk, jego jedynym naturalnym siedlisku. Ale chociaż na wolności może pozostać zaledwie kilkaset osobników, dziesiątki tysięcy można znaleźć w domowych akwariach i laboratoriach badawczych na całym świecie. Są one hodowane tak szeroko w niewoli, że niektóre restauracje w Japonii podają je nawet smażone w głębokim tłuszczu.

„Aksolotl jest kompletnym paradoksem ochrony przyrody”, mówi Richard Griffiths, ekolog z Uniwersytetu Kent w Canterbury w Wielkiej Brytanii, który zwerbował Zambrano do projektu. „Ponieważ jest to prawdopodobnie najszerzej rozpowszechniony płaz na całym świecie w sklepach zoologicznych i laboratoriach, a mimo to jest prawie wymarły na wolności”.

To stwarza problem dla biologów. Dzięki swojej unikalnej fizjologii i niezwykłej zdolności do regeneracji odciętych kończyn, aksolotl stał się ważnym modelem laboratoryjnym do badania wszystkiego, od naprawy tkanek po rozwój i nowotwory. Jednak po wiekach chowu wsobnego, populacje żyjące w niewoli są podatne na choroby. A utrata różnorodności genetycznej w dzikich aksolotlach – z powodu zmniejszania się ich populacji – oznacza, że naukowcy tracą możliwość nauczenia się wszystkiego, co mogą o biologii tego zwierzęcia.

Podczas gdy naukowcy z laboratorium kontynuują badania nad zwierzęciem w niewoli oraz jego dużym i złożonym genomem, Zambrano i garstka innych badaczy robią wszystko, co w ich mocy, aby zachować jego dziką wersję. Hodują i wypuszczają aksolotle do stawów kontrolnych i kanałów w Xochimilco i okolicach, aby zobaczyć, jak sobie radzą, i miejmy nadzieję, że uda im się zachować część naturalnej różnorodności genetycznej. Zadanie uratowania ich jest trudne, ale powinno być wykonalne, biorąc pod uwagę wytrzymałość zwierząt – jeśli tylko rząd meksykański zaangażuje się w ten proces.

„Widziałem, że w innych miejscach na świecie tego rodzaju ogromne zadania są możliwe” – mówi Zambrano. „Jeśli oni mogą to zrobić, dlaczego my nie możemy?”

Stwór, który nigdy nie dorósł

Aksolotle wyewoluowały stosunkowo niedawno w porównaniu z innymi gatunkami salamander w regionie, i rozwijały się wzdłuż brzegów jeziora Texcoco w górach środkowego Meksyku. Są one neoteniczne, co oznacza, że dorosłe osobniki zachowują cechy widoczne tylko u młodych osobników podobnych gatunków. Chociaż inne salamandry metamorfozują w stworzenia lądowe, aksolotle trzymają się swoich pierzastych skrzeli i pozostają w wodzie przez całe życie. To tak, jakby nigdy nie dorastały.

Pewnego dnia w XIII wieku jezioro Texcoco zostało zasiedlone przez Meksykanów (lud, który Europejczycy nazwali Aztekami). Zbudowali oni potężne imperium kontrolowane przez wyspiarskie miasto na środku jeziora. Wraz z rozwojem imperium, rosła również powierzchnia ziemi, która powiększyła się znacznie szybciej po hiszpańskim podboju w 1521 roku. Dziś wszystko, co pozostało z siedliska aksolotla, to około 170 kilometrów kanałów przecinających Xochimilco, dzielnicę w południowej części miasta Meksyk.

Gatunek ten mógł całkowicie zginąć pod rządami kolonialnymi, z wyjątkiem tego, że jego dziwna niezdolność do dorastania przykuła uwagę europejskich naukowców, którzy zastanawiali się nad nim pod koniec XIX wieku.

Wizytatorzy do Meksyku przywieźli stworzenia z powrotem i zaczęli je hodować. Zwierzę okazało się idealne do badań: łatwo rozmnaża się w laboratorium, jest wytrzymałe i łatwe w pielęgnacji. Aksolotle mają duże komórki, które ułatwiają badania nad rozwojem. Ich jaja są prawie 30 razy większe niż ludzkie. A w embrionie aksolotla komórki płytki nerwowej – prekursora mózgu i rdzenia kręgowego – są prawie 600 razy większe objętościowo.

Ponadto, pigmentacja aksolotli różni się znacznie w zależności od komórki, w przeciwieństwie do ludzi czy innych zwierząt, u których cechy komórek są jednolite. Może to pomóc badaczom w ustaleniu, które tkanki w embrionie staną się jakimi organami. Jednak ma on duży genom – około dziesięć razy większy niż ludzki – co sprawia, że jego badanie może być trudne pod pewnymi względami.

„Nie jest to dobry genetyczny organizm modelowy, ale potrafi się regenerować – i to czyni go wspaniałym modelem biologicznym” – mówi David Gardiner, biolog rozwojowy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, który od dziesięcioleci bada regenerację aksolotli.

W początkach XX wieku aksolotle były kluczowe dla zrozumienia, jak rozwijają się i funkcjonują narządy u kręgowców. Pomogły naukowcom odkryć przyczyny rozszczepu kręgosłupa u ludzi – wady wrodzonej, w której kręgosłup nie tworzy się prawidłowo. Odegrały też rolę w odkryciu hormonów tarczycy: w latach 20. ubiegłego wieku naukowcy karmili aksolotle tkanką tarczycową pochodzącą od zwierząt hodowlanych. Gdyby tkanka wydzielała hormon, aksolotle metamorfozowałyby, tracąc skrzela i zrzucając skórę larwalną.

W latach 80. aksolotle pomogły naukowcom opracować model wyjaśniający, w jaki sposób komórki przybierają różne formy w embrionach. Model „rozdzielacza stanu komórek” proponuje, aby wiele komórek macierzystych przekształciło się w konkretne tkanki w organizmie poprzez fale ciągnięcia i rozciągania jako embriony. Naukowcy odkryli, że mogli obserwować, jak komórki aksolotla ściskają się i rozciągają, zanim uformowały tkanki. Ostatnio, w 2011 roku, ekstrakt z oocytów aksolotla został wykorzystany do powstrzymania namnażania się komórek raka piersi poprzez włączenie genu hamującego rozwój nowotworu.

Ale być może najbardziej fascynujący wkład aksolotla w naukę dotyczy medycyny regeneracyjnej. Zwierzęta te mogą odrastać brakujące kończyny, ogony, organy, części oka, a nawet części mózgu. Wielu naukowców przypuszcza, że dzieje się tak, ponieważ, będąc neotenicznymi, zachowują one pewne cechy z ich stadiów embrionalnych, chociaż inne salamandry wydają się regenerować nawet jako dorosłe.

Biolodzy próbują zidentyfikować mechanizmy stojące za ich zdolnościami regeneracyjnymi od dziesięcioleci, mówi Tatiana Sandoval Guzmán, badaczka regeneracji na Uniwersytecie Technicznym w Dreźnie, Niemcy. „Jak one to robią? Co takiego mają, czego my nie mamy? A może wręcz przeciwnie – co u ssaków to powstrzymuje?”

Sandoval Guzmán interesuje się regeneracją kości i mięśni i przejęła długoletnie laboratorium aksolotla w Dreźnie. Jako obywatelka Meksyku, która chodziła do szkoły niedaleko Xochimilco, nigdy nie myślała o tym zwierzęciu, a już na pewno nie rozważała jego badania, dopóki nie przyjechała do Niemiec. Dziś jest zafascynowana tym stworzeniem i wykazała, że wiele mechanizmów regeneracji aksolotla – takich jak te, w których biorą udział komórki macierzyste tkanki mięśniowej – nie różni się tak bardzo od tych, które występują u ludzi.

Większość badań nad regeneracją skupia się na czopie – lub blastemie – który tworzy się na ranie po odcięciu kończyny. Podczas gdy taka rana u ludzi pokrywa się tkanką skórną, aksolotle przekształcają pobliskie komórki w komórki macierzyste i rekrutują inne z dalszych odległości, aby zgromadzić się w pobliżu urazu. Tam komórki zaczynają tworzyć kości, skórę i żyły w prawie taki sam sposób, jak podczas rozwoju zwierzęcia wewnątrz jaja. Każda tkanka wnosi do tego wysiłku swoje własne komórki macierzyste.

Badacze wykazali, że białko zwane transformującym czynnikiem wzrostu-β jest kluczowe zarówno w regeneracji aksolotla, jak i w zapobieganiu powstawania tkanki bliznowatej w zranionych ludzkich embrionach w pierwszym trymestrze. Dorosłe myszy i ludzie mogą regenerować końcówki palców, chociaż ludzie tracą tę zdolność wraz z wiekiem, co sugeruje, że zdolności regeneracyjne mogą być ponownie rozbudzone u ssaków.

„Nadejdzie taki dzień, kiedy my jako ludzie będziemy mogli się regenerować” – mówi Gardiner. Jego badania nie koncentrują się na odbudowie kończyn, ale na leczeniu paraliżu, wyhodowaniu zdrowych organów, a nawet odwróceniu procesu starzenia się poprzez naprawę uszkodzonych i zużytych tkanek. „A kiedy napiszą tę historię, będzie ona dotyczyła właśnie tych organizmów modelowych” – mówi. To martwi Gardinera i Sandoval Guzmán, ponieważ zwierzęta, które badają, podobnie jak wiele zwierząt laboratoryjnych, są bardzo wsobne. Naukowcy używają „współczynnika inbredu”, aby zmierzyć, jak mała jest pula genów. Bliźnięta jednojajowe mają współczynnik 100%; osobniki całkowicie niespokrewnione uzyskałyby wynik bliski zeru. Wynik powyżej 12% wskazuje na populację, w której osobniki rozmnażają się głównie ze swoimi pierwszymi kuzynami, i jest uważany za poważny problem przez ekologów i genetyków. Słynni wsobni i niezdrowi hiszpańscy królowie Habsburgów z XVII wieku często mieli współczynnik gdzieś powyżej 20%. Średni współczynnik inbredu aksolotla wynosi 35%.

„Te zwierzęta, które mamy, nadal działają tak samo dobrze, regenerują się tak samo dobrze. Ale są tak bardzo wsobne. To wąskie gardło” – mówi Gardiner. „Populacje są bardzo podatne na choroby, gdy są wsobne”.

Jego wysoki poziom inbredu jest częściowo wynikiem dziwacznej ścieżki historycznej, jaką przebyły aksolotle w niewoli. Większość okazów laboratoryjnych śledzi ich dziedzictwo z powrotem do pojedynczej grupy 34 zwierząt, które zostały zabrane z Xochimilco przez ekspedycję finansowaną przez Francuzów w 1863 roku. W 1935 roku niektóre z tych zwierząt wyruszyły z polskiego laboratorium do Ameryki Północnej, gdzie ostatecznie stały się materiałem hodowlanym na Uniwersytecie w Buffalo, w stanie Nowy Jork. Naukowcy sprowadzili tu serię dzikich aksolotli, aby wymieszać pulę genów, a w pewnym momencie dodali nawet salamandry tygrysie (Ambystoma tigrinum). Populacja w Buffalo rozkwitła i w końcu przeniosła się na Uniwersytet Kentucky w Lexington, który jest obecnie centrum światowej hodowli aksolotli. Oznacza to, że oprócz tego, że są hodowane, prawie wszystkie aksolotle w laboratoriach i akwariach są w rzeczywistości częścią salamandry tygrysiej.

„Na pewno w Europie nastąpiło ich wąskie gardło, a potem znowu wąskie gardło” – mówi Randal Voss, szef programu w Kentucky, w którym znajduje się około 2000 osobników dorosłych i 3000-5000 larw.

Voss mówi, że badania nad aksolotlami rozwijają się dziś na całym świecie, dzięki nowoczesnej genetyce i badaniom nad komórkami macierzystymi. W 2015 r. on i jego grupa opublikowali wstępne złożenie genomu aksolotla, co było zadaniem herkulesowym, biorąc pod uwagę jego duży rozmiar, szacowany na około 32 miliardy zasad. Jest on jednak niekompletny – rozmiar i złożoność genomu okazały się zbyt duże dla mocy obliczeniowej, jaką grupa Vossa mogła na niego rzucić. Naukowcy z kilku ośrodków nadal pracują nad uzupełnieniem obrazu.

Ale podczas gdy oni nad tym pracują, podatność stworzenia na choroby już spowodowała tajemnicze masowe wymieranie w ośrodku Vossa. Naukowcy obawiają się, że gdyby nowa choroba zakaźna pojawiła się w laboratoriach na całym świecie, zmusiłaby ich do porzucenia aksolotla, potencjalnie cofając badania o lata.

Co więcej, nikt nie może być pewien, że aksolotle laboratoryjne nie odbiegły już tak bardzo od swoich dzikich odpowiedników, że utraciły kluczowe elementy regeneracji. „Powrót do badań nad dziką populacją może dać ci inny mechanizm lub inne geny” – mówi Sandoval Guzmán. „Utrata różnorodności genetycznej – oczywiście jest to strata dla nauki”.

Podwójne cyfry

„Nie zawsze mogę wiedzieć na pewno, ale aksolotle z Kentucky mają pewne różnice” – mówi Arturo Vergara Iglesias, wpatrując się w zbiornik z aksolotlami leniwie pełzającymi po okolicy. „Mają one wiele wad rozwojowych. Na przykład, często mają zbyt wiele palców.”

Vergara Iglesias jest biologiem w Centrum Badań Biologicznych i Akwakultury (CIBAC), ośrodku hodowli aksolotli w pobliżu Xochimilco, który ma nadzieję zachować kilka dzikich linii. Na boku hoduje swoje własne dzikie aksolotle, które sprzedaje do laboratoriów i dystrybutorów zwierząt domowych. Stoi nad zbiornikiem z salamandrami na tradycyjnej działce rolnej Xochimilco, lub chinampa, która jest używana jako obiekt edukacyjny dla turystów. Te zwierzęta, jak i inne, które sprzedaje, zostały wyhodowane z grupy 32 osobników wyciągniętych z wody niedaleko działki. W Meksyku aksolotl jest cenionym zwierzęciem domowym i powodem do dumy narodowej. Jest przedmiotem niezliczonych meksykańskich memów i pamiątek, a nawet oficjalnym emoji dla Mexico City.

Ciężko jest wiedzieć dokładnie, ile aksolotli pozostało na wolności. Zambrano zgaduje, że podczas jego ostatniego badania, w 2014 roku, było ich mniej niż 1000 w sumie, a być może mniej niż 500. Ale nie może być bardziej szczegółowy – w ciągu ostatnich dwóch lat nie udało mu się zebrać pieniędzy na przeprowadzenie jakichkolwiek badań uzupełniających. To, że nie może uzyskać funduszy na prosty spis nie wróży dobrze wysiłkom na rzecz ochrony przyrody.

Zambrano twierdzi, że aby uratować dzikie aksolotle, decydenci muszą zająć się dwoma podstawowymi zagrożeniami. Pierwszym z nich są nierodzime ryby, takie jak karp (Cyprinus carpio) i tilapia (Oreochromis niloticus). Jak na ironię, zostały one wprowadzone do Xochimilco w latach 70-tych i 80-tych w ramach programów prowadzonych przez Organizację Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa, w celu uzyskania więcej białka w lokalnych dietach. Zambrano mówi, że sporządził mapę obszarów, gdzie aksolotle wciąż pozostają; przewiduje, że zespół miejscowych rybaków będzie opłacany, aby na bieżąco oczyszczać je z ryb. Chociaż nie usunęłoby to wszystkich ryb, za kilkaset tysięcy dolarów mogłoby to dać salamandrom szansę na ponowne osiedlenie się. Jego praca wykazała, że aksolotle są najbardziej podatne na karpie, gdy są w stadium ikry, oraz na tilapie, gdy są młode, ale ujawnia, że jeśli mogą urosnąć ponad pewien rozmiar, mogą nadal prosperować.

Drugie zagrożenie jest bardziej skomplikowane. Za każdym razem, gdy potężna burza wypełnia starzejący się system kanalizacyjny miasta, oczyszczalnie uwalniają ludzkie odpady do Xochimilco, niosąc ze sobą amoniak, metale ciężkie i nieopisane inne toksyczne chemikalia. Płazy, które oddychają częściowo przez swoją wysoce przepuszczalną skórę, są narażone na te regularne zrzuty zanieczyszczeń. To świadectwo odporności tych zwierząt, że w ogóle istnieją na wolności.

To są złożone problemy, ale nie są one nierozwiązywalne. Do tej pory jednak nie podjęto żadnych wysiłków, aby uratować dzikiego aksolotla, poza kilkoma nieudolnymi programami informacyjnymi i możliwością zrobienia zdjęć. W 2013 r. CIBAC wypuścił kilka tysięcy aksolotli do badań behawioralnych; niektóre z nich przeżyły, a nawet wydawało się, że rozmnożą się w następnym roku. To sugeruje, że wyhodowane w laboratorium salamandry mogą być w stanie rozwijać się w środowisku naturalnym, jeśli zostaną wychowane w niewoli do pewnego rozmiaru. Biolodzy ostrzegają jednak, że nie oznacza to, że Meksyk powinien zacząć wypuszczać je do kanałów.

„Prawdopodobnie nie ma sensu wypuszczać ich na wolność, dopóki nie uda się zneutralizować zagrożeń” – mówi Griffiths. „Kiedy Griffiths po raz pierwszy rozpoczął pracę w Xochimilco w 2000 roku, jego planem było stworzenie programu hodowlanego mającego na celu wypuszczenie aksolotli na wolność. Jednak on i jego meksykańscy partnerzy szybko porzucili ten pomysł, gdy zobaczyli stan ekosystemu, który był zanieczyszczony i pełen drapieżników. Wydawało się, że nie ma sensu wysyłać aksolotli na śmierć. Udane reintrodukcje, takie jak te dotyczące żaby jeziorkowej (Pelophylax lessonae) w Wielkiej Brytanii czy salamandry piekielnej (Cryptobranchus alleganiensis) w Stanach Zjednoczonych, wymagają zarządzania ekosystemem jako całością i współpracy ze społecznością.

„Gdybyśmy mieli milion dolarów rocznie przez dziesięć lat, uratowalibyśmy Xochimilco. Co jest niczym w porównaniu z ilością pieniędzy, które są wydawane w tym mieście”, mówi Zambrano.

Jednego popołudnia w październiku, Zambrano i grupa wolontariuszy zbierają się przy stawach w pobliżu kampusu UNAM, aby wypuścić dziesięć laboratoryjnie wyhodowanych dzikich aksolotli do chronionego stawu. Jeśli zwierzęta przetrwają i rozmnażać, mogą kiedyś działać jako rodzaj banku genetycznego dla organizmu. Zambrano sporadycznie wypuszczał i śledził zwierzęta przez dwa lata, aby zrozumieć ich zachowanie i preferencje siedliskowe. Jego dotychczasowa praca sugeruje, że salamandry wolą dość brudne stawy od tych najbardziej dziewiczych – to kolejny znak, że aksolotle mogą nadal dobrze prosperować w Xochimilco, jeśli inne presje zostaną usunięte. Podobnie, CIBAC hoduje dzikie osobniki w celu zachowania różnorodności genetycznej aksolotli. Ale jeśli aksolotle nie mają odpowiedniego domu, większość badaczy twierdzi, że ich wyginięcie na wolności może być nieuniknione, bez względu na to, co zrobią.

„Byłbym sfrustrowany, gdybym widział to w ten sposób”, mówi Zambrano. „Widzę to z innym spojrzeniem – że robię wszystko, co w mojej mocy, aby do tego nie dopuścić.”

Ten artykuł jest powielany za zgodą i został po raz pierwszy opublikowany 15 listopada 2017 r.

.