TED-Ed – Axolotl

Axolotls are one of science’s most studied animals. Why? You ask. These extraordinary salamanders are masters of regeneration: they can flawlessly regenerate body parts ranging from amputated limbs and crushed spines to parts of their eyes and brains. So, how do they do it? And what other secrets are they keeping? Luis Zambrano explores the baffling biology of the axolotl. [Directed by Lizete Upīte, narrated by Addison Anderson].

Les axolotls sont parmi les animaux les plus étudiés par la science. Pourquoi, me direz-vous ? Ces salamandres extraordinaires excellent dans la régénération : elles peuvent régénérer à la perfection certaines parties de leur corps comme des membres amputés, une colonne vertébrale écrasée, des parties des yeux ou du cerveau. Alors, comment font-elles ? Et quels autres secrets protègent-elles ? Luis Zambrano explore la prodigieuse biologie de l’axolotl. [Réalisation : Lizete Upīte ; narration : Addison Anderson].

In 1864, French zoologist August Duméril was baffled while investigating the axolotl. Unlike many other amphibians, which transform into terrestrial adults, axolotls retain their juvenile characteristics and never leave the water. In an attempt to induce metamorphosis, Duméril spent months removing their gills. But in most instances, the axolotls simply… grew them back. Indeed, axolotls are masters of regeneration: they can flawlessly regenerate body parts ranging from amputated limbs and crushed spines to parts of their eyes and brains. So how do they do it? And what other secrets are they keeping? 00:57

This extraordinary salamander is native to the wetlands in Mexico City. Ancient Aztec people considered it the incarnation of a God named Xolotl— hence the axolotl’s name, roughly meaning “water monster.” 01:13

Axolotls reach sexual maturity with gills and a tadpole-like dorsal fin. Scientists think their forever-young condition, called “neoteny,” evolved because of their stable habitat. For salamanders that develop in waters that dry up, efficiently transitioning to land is essential. But the lakes axolotls evolved in were unchanging year-round and didn’t host many aquatic predators. So, scientists think it was advantageous for axolotls to forgo the demands of metamorphosis. However, they haven’t completely lost this ability. If exposed to certain substances, axolotls will turn into adults. But they’ll often experience shorter lifespans and lose some of their self-healing abilities. 02:03

These regenerative talents may seem like crazy superpowers to begin with, but axolotls have a good use for them. As babies, they’re in direct competition. So, they snack on each other. This is usually not a huge problem, thanks to how quickly they can regenerate body parts. When an axolotl loses a limb, tissues stimulate growth in the area. Skin cells divide and cover the wound. Then, progenitor cells, which can develop into various bodily tissues, form a mass at the site of injury and nearby nerves secrete growth-promoting proteins. Over the next few weeks, a new limb emerges as cells proliferate and differentiate in coordination. This process could potentially lead to uncontrolled growth and tumor formation. But axolotls are remarkably resistant to cancer. They have a system in place that tightly controls cellular proliferation. 03:01

To better understand the axolotl’s baffling biology, scientists sequenced its genome. They found it to be more than ten times longer than a human’s. Mutations can change the length of any animal’s genome. For whatever reason, salamanders have much more DNA than other vertebrates because they lose parts of it less frequently. Investigating the axolotl’s genome, scientists saw many repeated sequences, most of which don’t code for proteins and have no known function. They also found genes that are key in regeneration. However, the biggest factor that sets axolotl regeneration apart may not be a set of unique genes but how they regulate their genes. 03:45

It’s no wonder that axolotls are one of science’s most studied animals. But their population in the wild has plummeted. Hundreds of years ago, axolotls thrived under the Aztec capital. Within the surrounding lakes, Aztec people built islands called chinampas for growing crops. This highly productive form of agriculture created a vast system of canals, expanding the lake system’s shallow, sheltered habitat— the axolotls’ ideal environment. But when Spanish invaders arrived, they began draining the lakes. And even more, water has been diverted in recent years. Today, the entire population of wild axolotls is found in just one place, Lake Xochimilco, where it’s threatened by pollution and invasive fish. 04:34

People are working to regenerate the ecosystem and strengthen the 2,000-year-old chinampa farming tradition. If interest grows, farmers could recover abandoned chinampas and support the local community— along with the axolotl. Eventually, the benefits of saving this salamander might be even greater. Scientists hope that one day we’ll be able to apply the axolotl’s masterful tumor suppression and regenerative abilities to the human body. Perhaps its secrets are the real reason for the slimy god monster’s smile.

En 1864, le zoologiste français Auguste Duméril se trouva déconcerté par ses études sur l’axolotl. De nombreux autres amphibiens se transforment en adultes terrestres, mais l’axolotl se singularise: il garde ses traits juvéniles et reste dans l’eau. Pour tenter d’induire la métamorphose, pendant plusieurs mois, Duméril a enlevé leurs branchies. Mais chez la plupart des axolotls, elles ont tout simplement… repoussé. En effet, les axolotls sont des maîtres de la régénération: certaines parties se réparent totalement comme un membre coupé, une colonne brisée ou des parties d’œil et de cerveau. Alors comment font-ils? Et quels autres secrets gardent-ils? 00:57

Cette salamandre rarissime est originaire des zones humides de la ville de Mexico. Les anciens Aztèques la considéraient comme l’incarnation du Dieu Xolotl — d’où le nom, axolotl, qui signifie en gros «monstre des eaux». 01:13

À maturité sexuelle, ils ont des branchies et une nageoire dorsale comme le têtard. D’après les scientifiques, leur jeunesse éternelle ou «néoténie» a évolué grâce à leur habitat stable. Les salamandres qui évoluent dans des eaux qui tarissent, ont besoin de transitionner efficacement vers la terre ferme. Mais l’axolotl évoluait dans des lacs stables toute l’année et qui hébergeaient peu de prédateurs aquatiques. Alors, les scientifiques pensent qu’il était avantageux pour les axolotls de renoncer à la métamorphose. Cependant, ils n’ont pas entièrement perdu cette aptitude. Exposés à certaines substances, les axolotls atteignent une forme adulte. Mais, souvent, leur longévité se raccourcit et leur aptitude d’autoguérison disparaît. 02:03

Leurs dons de régénération semblent des superpouvoirs incroyables, mais les axolotls en font bon usage. Bébés, ils sont en compétition directe. Alors, ils se grignotent l’un l’autre. C’est rarement un problème majeur grâce à leur aptitude à régénérer rapidement des parties de leur corps. Si l’axolotl perd un membre, les tissus stimulent la pousse de la zone. Les cellules se divisent et couvrent la plaie. Puis, les cellules progénitrices capables de former divers tissus corporels créent une masse sur la blessure et les nerfs voisins sécrètent des protéines favorisant la croissance. En quelques semaines, un nouveau membre apparaît, alors que les cellules prolifèrent et se différencient en coordination. Ce procédé pourrait causer une croissance incontrôlée et des tumeurs. Mais les axolotls sont remarquablement résistants au cancer. Leur système en place contrôle étroitement la prolifération cellulaire. 03:01

Pour mieux comprendre la biologie déconcertante de l’axolotl, les scientifiques ont séquencé son génome. Il s’avère plus de dix fois plus long que celui d’un humain. Les mutations modifient la longueur du génome de tout animal. Sans raison connue, les salamandres ont plus d’ADN que les autres vertébrés parce que ceux-ci en perdent des parties moins souvent. Les recherches sur leur génome révèlent de nombreuses répétitions de séquences dont la plupart ne codent aucune protéine et n’ont pas de fonction connue. Elles montrent aussi la présence de gènes clés dans la régénération. Pourtant, le principal facteur qui caractérise la régénération de l’axolotl ne serait pas une série de gènes uniques, mais leur façon de réguler leurs gènes. 03:45

Évidemment, l’axolotl est l’un des animaux les plus étudiés par la science. Mais leur population à l’état sauvage a décliné. Il y a des centaines d’années, l’axolotl prospérait sous la capitale aztèque. Dans les lacs alentour, les Aztèques construisaient des îles appelées chinampas pour leur culture. Cette forme très productive d’agriculture a créé un grand réseau de canaux, et a élargi l’habitat peu profond et abrité du système lacustre — l’environnement idéal pour l’axolotl. À leur arrivée, les envahisseurs espagnols ont commencé à drainer les lacs. Et ces dernières années, de plus en plus d’eau a été détournée. À ce jour, tous les axolotls sauvages se trouvent à un seul endroit, le lac Xochimilco où ils sont menacés par la pollution et les espèces invasives. 04:34

Les habitants s’efforcent de récupérer l’écosystème et de renforcer la tradition de 2000ans de cultures des chinampa. Si l’intérêt grandit, les agriculteurs récupéreront les chinampas abandonnés et soutiendront les communautés locales — ainsi que l’axolotl. Finalement, les bénéfices dépasseraient la sauvegarde des salamandres. Les scientifiques espèrent, un jour, pouvoir appliquer l’art magistral de l’axolotl de supprimer les tumeurs et se régénérer au corps humain. Ses secrets seraient-ils la vraie raison du sourire du monstre gluant?