Τα σφουγγάρια της θάλασσας, αν και κάποιος μπορεί να υποθέσει ότι δεν ανήκουν στο βασίλειο των ζώων, στην πραγματικότητα επιστήμονες υποστηρίζουν ότι είναι πιθανότατα μια από τις παλαιότερες γενεαλογίες ζώων στον πλανήτη, αλλά και ένας θησαυρός βιοχημικών ενώσεων.
Το 1945 ο χημικός Βέρνερ Μπέργκμαν, συνέλεξε ένα νέο είδος θαλάσσιου σφουγγαριού κατά τη διάρκεια μίας πορείας αναζήτησης ενός νέου τύπους μορίων λίπους που ονομάζονται στερόλες. Στον κόσμο της χημείας κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1940, οι στερόλες, όπως και η χοληστερόλη, ήταν ακόμη σε μεγάλο βαθμό άγνωστα. Τα θαλάσσια σφουγγάρια έτυχε να είναι ένα χρυσωρυχείο για νέες και ενδιαφέρουσες στερόλες και ο Μπέργκμαν σκόπευε να μάθει ό,τι μπορούσε από αυτές.
Αλλά αυτό το νέο σφουγγάρι, τώρα γνωστό ως Tectitethya crypta, ήταν διαφορετικό. Τοποθετώντας τα θαλάσσια σφουγγάρια σε βραστό ασετόν ο Μπέργκμαν σκόπευε να ξεπλύνει τις στερόλες από τον ιστό του σφουγγαριού. Καθώς το έκανε αυτό, παρατήρησε κάτι μία μεγάλη ποσότητα ενός κρυσταλλικού υλικού να σχηματίζεται στην ακετόνη.
Η ομοιότητα με το DNA
Μετά από ανάλυση της σύνθετης αυτής ένωσης ο Μπέργκμαν ανακάλυψε ότι ήταν πολύ παρόμοιο, αλλά όχι ταυτόσημο, με ένα άλλο είδος μορίου που επίσης βρισκόταν στην επικαιρότητας ως κάτι νέο για την εποχή. Η δομή του DNA ήταν ακόμη ένα μυστήριο τότε και δεν είχε αποκαλυφθεί ως διπλή αλυσίδα μέχρι το 1953, αλλά την εποχή εκείνη η επιστημονική κοινότητα γνώριζε ότι το DNA αποτελούνταν από μικρότερες μονάδες που ονομάζονται νουκλεοσίδια. Το κρύσταλλο που προέρχονταν από τα θαλάσσια σφουγγάρια, ήταν ένα νουκλεόσιδο.
Υπάρχουν τέσσερα είδη νουκλεοσιδίων που σχηματίζουν το DNA, συμπεριλαμβανομένων του θυμιδίνη, της κυτιδίνης, της γουανοσίνης και της αδενοσίνης. Σε έναν ζωντανό κύτταρο, συνήθως συνδέονται μαζί σε μια αλυσίδα. Η νέα αυτή μυστηριώδης ένωση του Μπέργκμαν, που ονομάστηκε σπονγκοθυμιδίνη, ήταν διαφορετική, σχεδόν ίδιος με τη θυμιδίνη στη δομή, αλλά αντί να συνδέεται σε αλυσίδα με άλλα νουκλεοσίδια, ήταν μόνη της.
Η δύναμη του DNA βρίσκεται στον συνδυασμό συνδεδεμένων θυμιδινών, κυτιδινών, γουανοσινών και αδενοσινών. Η σειρά με την οποία συνδέονται λειτουργεί ως κωδικό για τη δημιουργία μερών του σώματος. Μόνη της, αυτή η δύναμη χάνεται.
Η δυνατότητα κίνησης είναι μια ισχυρή τακτική επιβίωσης σε έναν κόσμο συνεχών απειλών. Τα θαλάσσια σφουγγάρια παραμένουν ακίνητα στη θέση τους και πρέπει να ενισχύσουν τον εαυτό τους απέναντι σε απειλές. Ένας τρόπος αυτοπροστασίας είναι η χρήση χημικών ενώσεων. Αλλά η δημιουργία μιας ολοκαίνουργιας χημικής ένωσης από το μηδέν είναι μια δαπανηρή προσπάθεια. Αντίθετα, τα θαλάσσια σφουγγάρια προσαρμόζουν μόρια που βρίσκονται ήδη στο σώμα τους για να εξυπηρετήσουν ένα νέο σκοπό. Αυτή η νουκλεόσιδη, ήταν ένα από αυτά τα τροποποιημένα μόρια.
Μετά από χρόνια εξειδικευμένων πειραμάτων, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα νουκλεοσίδια, είναι ισχυρά χημικά που σταματούν τις ιώσεις. Αυτά τα ειδικά νουκλεοσίδια μοιάζουν τόσο πολύ με τα δομικά στοιχεία του DNA που είναι σε θέση να ξεγελάσουν ιούς, οι οποίοι τα χρησιμοποιούν για να κατασκευάσουν το DNA τους. Αλλά αντίθετα με τα μόρια που δημιουργούνται από θυμιδίνη, κυτιδίνη, γουανοσίνη και αδενοσίνη, αυτά τα νουκλεοσίδια δεν μπορούν να συνδεθούν σε αλυσίδα, και η κατασκευή του ιού DNA τερματίζεται. Αποδείχτηκε επίσης ότι αυτό μπορεί να συμβεί και στο ανθρώπινο DNA.
Πυρήνες για παραγωγή φαρμάκων
Το πρώτο ιατρικό φάρμακο προτύπου, μετά από χημική ένωση που βρέθηκε σε θαλάσσιο οργανισμό κυκλοφόρησε το 1969. Το Cytarabine είναι ένα νουκλεόσιδο προτύπου μετά τη σπονγκοθυμιδίνη, που αποκλείει την αναπαραγωγή του DNA σε οξεία λευχαιμία. Είναι τόσο αποτελεσματικό που παραμένει μια ουσιαστική επιλογή θεραπείας στους ασθενείς με λευχαιμία. Άλλα φάρμακα που αξιοποίησαν τις ικανότητες μίμησης των νουκλεοσιδίων ακολούθησαν. Το Acyclovir, εγκρίθηκε το 1981 για την αντιμετώπιση του έρπητα, την ανεμοβλογιά και το ζωστήρα, ενώ βρίσκεται στη λίστα του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας με τα ουσιαστικότερα και ασφαλέστερα φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τις σημαντικότερες ανάγκες υγείας στον κόσμο.
Και το 1987, το AZT κυκλοφόρησε στην αγορά. Ένα τροποποιημένο νουκλεόσιδο, έγινε το πρώτο φάρμακο που εγκρίθηκε από τον Αμερικανικό Οργανισμό για την Ασφάλεια των Φαρμάρκων για τη θεραπεία του HIV και χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα.
Κάθε χρόνο ανακαλύπτονται πάνω από 200 νέες χημικές ενώσεις από θαλάσσιες σφουγγάρια. Κάποιες είναι βασισμένες σε πρωτεΐνες, άλλες σε λίπη, και άλλες παρόμοιες με το DNA, όπως τα νουκλεοσίδια. Από όλες τις ενώσεις που σχετίζονται με τη θάλασσα που έχουν ανακαλυφθεί, το 30% προέρχεται από θαλάσσια σφουγγάρια, καθιστώντας τα ως την πιο παραγωγική ομάδα για νέες χημικές ενώσεις. Πολλά από αυτά τα χημικά διαθέτουν αντιβακτηριακές, αντιιικές, αντιμυκητιακές, αντιμαλαρικές ή αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες. Ορισμένα, όπως το φάρμακο κατά του καρκίνου του στήθους Halaven και το αντιφλεγμονώδες φάρμακο Inflazyme, έχουν προχωρήσει μέσα από τη διαδικασία κλινικών δοκιμών και βρίσκονται τώρα στην αγορά. Και αφού απαιτούνται περίπου 15 χρόνια από την ανακάλυψη ως τη χρήση στον ανθρώπινο οργανισμό, είναι βέβαιο ότι θα υπάρξουν κι άλλα στο μέλλον.
