Животное, способное заново отрастить голову
Нам ни при каких обстоятельствах не осознать регенерации и явлений развития?
Может ли житель морских глубин, владеющий необычайными регенеративными свойствами, поделиться своим умением с людьми? На данный вопрос решил отыскать ответ Трейси Логан (Tracey Logan), www.bbc.com.
В лаборатории Голуэйского университета (Ирландия) стоит аквариум, в котором — необычные существа: на светло синий ножках, как будто бы леденцы на палочках, примостились последовательности ракушек, покрытых необычными «живыми волосами», легко покачивающимися в морской воде. Эта колония маленьких морских полипов, которых именуют гидрактиниями, была собрана на панцирях раков-отшельников у ирландских прибрежных скал.
Необыкновенные создания — родственники медуз, кораллов и морских анемон.
Каждое из них размером не больше детской реснички и при ближайшем рассмотрении напоминает деревце на ножке, со головой и стволиком, покрытой щупальцами, благодаря которым оно ловит проплывающие мимо лакомые останки растений и животных.
И вдобавок эти животные наделены сверхъестественной свойством: в то время, когда какая-нибудь зубастая рыба откусывает волосатой гидрактинии голову (а это происходит часто), та отрастает заново и спустя семь дней уже щеголяет новыми щупальцами.
Этот-то их талант и привлек интерес Ури его коллег и Фрэнка по Университету регенеративной медицины (REMEDI), расположенному в ирландском Голуэе. Фрэнк говорит, что свойство к регенерации тканей, которая видится у организмов, аналогичных гидрактинии, быть может, издревле была свойственна практически всем животных, а также человеку, легко на данный момент она не проявляется.
Ученых, каковые разделяют это убеждение, делается все больше. Так как же гидрактиния восстанавливает потерянные части тела?
И не тут ли кроется ключ к возможности регенерации тканей у человека?
Восстанавливать части тела смогут многие животные — от морской звезды до саламандры. Но примитивные полипы выделяются на их фоне собственными воистину необычайными свойствами.
Перегруппировка стволовых клеток
Регенеративный талант гидрактинии основан на том, что она сохраняет собственные эмбриональные стволовые клетки в течение всей жизни. Это указывает, что в ходе заживления не просто образуется шрам и корочка, но и вырастает новая часть тела, как у зародыша, — кроме того голова.
В текущем году на конференции экспертов по биологии развития Фрэнк показал видеоролик, где заснят процесс восстановления головы у гидрактинии: эмбриональные стволовые клетки, генетически модифицированные так, дабы светиться зеленым, движутся к шее безрассудного полипа. Аудитория пришла в восхищение.
Как написал в Твиттере один из ученых: «Ури Фрэнк продемонстрировал на видео, как стволовые клетки гидрактинии физически перемещаются в сторону головы (поврежденного места). Класс!»
По окончании записи видеоролика ученые в Голуэе стали пытаться осознать, как гидрактиния восстанавливает собственный покалеченное тело. Полученные результаты они сохраняют надежду уже в скором будущем разместить в каком-нибудь научном издании.
Подробности пока не разглашаются, но как мы знаем, что статья голуэйских биологов будет посвящена тому, как гидрактиния перегруппировывает собственные стволовые клетки, дабы заново отрастить голову, — к примеру, как до стволовых клеток доходит информация об потере органа, и откуда берутся эмбриональные стволовые клетки.
Изучение гидрактинии натолкнуло его коллег и Фрэнка на еще более глубокую идея: из-за чего восстанавливать собственный тело смогут только кое-какие животные, в то время как практически всем это недоступно? Саламандра может заново отрастить хвост, но ее родные родственники — лягушки — не в состоянии воссоздать потерянные конечности.
И в случае если маленький морской полип способен вернуть откушенную голову, из-за чего люди не могут заново выращивать себе хотя бы коренные зубы? Как говорит Фрэнк, в итоге, стволовые клетки у человека и гидрактинии не такие уж различные.
Старый предок
Процессы, происходящие в стволовых клетках, сформировались в древности, и у большинства видов животных они схожи. К примеру, сложная сигнальная совокупность Wnt, которая несёт ответственность за контроль над стволовыми клетками у развивающихся эмбрионов и при отсутствии для того чтобы контроля провоцирует рост раковых клеток, фактически однообразна у всех животных, а также у гидрактинии и у человека.
Это одна из немногих сложных совокупностей стволовых клеток, складывающихся из сотен элементов, каковые остались неизменными с того времени, как 600 миллионов лет назад гидрактиния отпочковалась от эволюционного дерева, в итоге давшего миру человека.
В последнее десятилетие ученые стали приходить к выводу о том, что сперва стволовые клетки развились у еще более старого, нежели гидрактиния, существа, чье мягкое тело давным-давно растворилось на дне древних морей. Фрэнк считает, что, быть может, свойство к регенерации сперва выработалась у этого доселе малоизвестного существа, и все животные, показавшиеся по окончании него, уже владели всем нужным для восстановления потерянных частей тела, но Сейчас эта их свойство, по большей части, никак не проявляется.
«Возможно, это не такая уж безумная мысль. Совокупности стволовых клеток очень сложны, 600 миллионов лет может не хватить чтобы создать данный комплекс с нуля.
Исходя из этого с большей долей возможности возможно высказать предположение, что совокупность стволовых клеток гидрактинии и человека унаследована от какого-либо неспециализированного предка, — вычисляет Фрэнк. — Кстати, вот гидрактиния может заново отрастить голову, а мы хоть и неспособны сделать это во взрослом состоянии, в утробе матери как раз этим и занимаемся — формируем собственную голову. Быть может, человек с возрастом эту свойство, а гидрактиния — нет».
Эта теория укладывается в результаты изучения, опубликованные в прошедшем сезоне в издании Nature, о двух разновидностях старого плоского червя — планарии. Данный червь уже более века завлекает исследователей собственными необычными регенеративными свойствами.
Планарию возможно разрезать на небольшие кусочки, и кое-какие черви вернут собственный тело кроме того из небольшой частицы хвоста. Остальным требуется сохранить солидную часть собственного тела, дабы суметь заново вырастить себе голову.
По крайней мере, так считалось до сих пор.
Научные сотрудники Университета Макса Планка (Германия) разглядывали догадку о том, что все планарии владели одинаково сверхъестественными свойствами к регенерации тканей, но на начальной стадии эволюции у некоторых данный талант пропал. Ученые были правы.
Достаточно несложная операция с совокупностью стволовых клеток развивающегося зародыша разрешила сделать из особи, неспособной вырастить голову из маленькой частицы хвоста, особь, наделенную таким талантом.
Ури Фрэнк сохраняет надежду, что его исследовательская работа окажет помощь растолковать немыслимые результаты опытов с планариями и разгадать другие загадки. Из-за чего, к примеру, планарии легко смогут отрастить хвост, а гидрактинии не легко вернуть собственную ножку?
Один из вариантов объяснения пребывает в том, что миграция клеток может регулироваться за счет симметрии тела (передняя и задняя либо левая и правая стороны), которой владеют планарии и люди, но не гидрактинии.
Теоретически люди смогут иметь скрытые регенеративные свойства, не меньше необычные, чем у гидрактиний и плоских червей, как бы эти существа ни были далеки от человека. На базисном клеточном уровне между ними наблюдаются поразительные сходства.
Быть может, исследуя их, мы также обучимся восстанавливать потерянные либо поврежденные части тела. «Спроса на выращивание новой головы у человека на данный момент нет, — говорит Фрэнк, — но разве не здорово было бы мочь восстанавливать спинной мозг, больное сердце либо почки, искалеченные другие органы и руки, каковые мы можем утратить?».
Изучения планарии продемонстрировали, что это, возможно, не так уж поразительно, как было принято вычислять. Американский биолог Томас Хант Морган, которого именуют отцом науки о регенерации тканей, еще в 1901 году проводил опыты с плоскими червями, демонстрируя их необычную свойство восстанавливать все тело из обрубка.
Но позднее он закинул собственные изучения, написав: «Нам ни при каких обстоятельствах не осознать регенерации и явлений развития».
Само собой разумеется, многие тайны процесса регенерации еще лишь предстоит раскрыть, но, по-видимому, маленькое существо, живущее в аквариуме голуэйской лаборатории, и ему подобные смогут оказать помощь нам разгадать, как устроен процесс восстановления частей тела, раньше чем мы думали.
На заставке: гидрактиния всего за пара дней может заново отрастить себе голову (фото Университет регенеративной медицины, Голуэй, Ирландия / www.bbc.co.uk)
