Вміє відростити собі голову

Вміє відростити собі голову
Гідрактинії - рід коменсальних атекатних гідроїдів родини Hydractiniidae.

Гідрактинія (Hydractinia) – тварина, що здатна заново відростити собі голову. Як вона це робить? Чи може мешканець морських глибин, який має надзвичайні регенеративні здібності, поділитися своїм умінням з людиною? На це питання вирішив знайти відповідь кореспондент ВВС Future.

У лабораторії Голуейського університету (Ірландія) є акваріум, в якому мешкають дивовижні істоти на синіх ніжках. Немов льодяники на паличках примостилися ці ряди черепашок, покритих дивним активним «волоссям», що злегка погойдується в морській воді. Цю колонію крихітних морських поліпів, яких називають гідрактиніями, було зібрано з панцирів раків-пустельників біля ірландських прибережних скель.

Незвичайні створіння – родичі медуз, коралів та морських анемон. Кожне з них розміром не більше дитячої вії і при наближенні нагадує деревце на ніжці, зі стволиком і головою, вкритою щупальцями, за допомогою яких ловить останки тварин і рослин, що пропливають повз.

А ще ці тварини наділені надприродною здатністю: коли волохата гідрактинія втрачає з якихось причин голову (а це буває нерідко), вміє відростити її собі заново і вже через тиждень хизується новими щупальцями.

Цей талант і привернув увагу Урі Френка та його колег з Інституту регенеративної медицини (REMEDI), розташованому в ірландському Голуеї. Френк стверджує, що здатність до регенерації, яка зустрічається у організмів, подібних до гідроктинії, можлива і здавна була властива більшості тварин, у тому числі людині. Вчених, які поділяють це переконання, дедалі більше.

Вміє відростити собі голову
Саламандра вміє відновлювати свій хвіст та інші частини тіла

Відновлювати частини тіла вміє багато тварин – від морської зірки до саламандри. Але примітивні поліпи на їхньому тлі виділяються воістину надзвичайними здібностями.

Регенеративний талант гідрактинії заснований на тому, що вона зберігає свої ембріональні стовбурові клітини протягом усього життя. Це означає, що в процесі загоєння не просто утворюється скоринка і шрам, а й виростає нова частина тіла, навіть голова.

На конференції фахівців з біології розвитку Френк демонстрував відеоролик з процесом відновлення голови у гідрактинії: ембріональні стовбурові клітини, генетично модифіковані таким чином, щоб світитися зеленим, рухаються до шиї безголового поліпа.

Після запису відеоролика вчені в Голуеї почали намагатися зрозуміти, яким чином гідрактинія відновлює своє поранене тіло. Отримані результати вони сподіваються опублікувати. Подробиці поки що не розголошуються, але відомо, що стаття голуейських біологів буде присвячена тому, як гідрактинія перегруповує свої стовбурові клітини, щоб знову відростити голову, – наприклад, як до стовбурових клітин доходить інформація про втрату органу, і звідки беруться ембріональні стовбурові клітини.

Вивчення гідрактинії наштовхнуло Френка та його колег на ще глибшу думку: чому відновлювати своє тіло можуть лише деякі тварини, тоді як більшості це не вміють?

Саламандра може знову відростити хвіст, але її близькі родичі – жаби – не в змозі відтворити втрачені кінцівки. І, якщо крихітний морський поліп здатний відновити відкушену голову, чому люди не вміють заново вирощувати собі бодай корінні зуби? Як каже Френк, зрештою, стовбурові клітини у людини та гідрактинії не такі вже різні.

Процеси, що відбуваються в стовбурових клітинах, сформувалися в давнину, і у багатьох видів тварин вони подібні. Наприклад, складна сигнальна система Wnt, яка відповідає за контроль над стовбуровими клітинами у ембріонів, що розвиваються.

За відсутності такого контролю провокується розростання ракових клітин, практично однакова у всіх тварин, у тому числі у гідрактинії і людини. Це одна з небагатьох складних систем стовбурових клітин, що складаються із сотень елементів, які залишилися незмінними з тих пір, як 600 мільйонів років тому гідрактинія відбрунькувалася від еволюційного дерева, що в результаті дало світові людину.

В останнє десятиліття вчені почали приходити до висновку, що спочатку стовбурові клітини розвинулися у більш давніші, ніж гідрактинії, істоти, чиї м’які тіла давним-давно розчинилися на дні древніх морів. Френк припускає, що здатність до регенерації спочатку виробилася у цієї досі невідомої істоти, і всі тварини, що з’явилися після неї, вже мали все необхідне для відновлення втрачених частин тіла, проте в сучасному світі ця їхня здатність зазвичай не виявляється.

Вміє відростити собі голову
Гідрактинія, стадії відновлення голови організму

«Системи стовбурових клітин дуже складні. І 600 млн років може недостатньо, щоб розробити цей комплекс з нуля. Тому з великою ймовірністю можна припустити, що системи стовбурових клітин гідрактинії та людини є успадкованими. До речі, гідрактинія може заново відростити голову, а ми, хоч і не знаємо як це зробити в дорослому стані, в утробі матері саме цим і займаємося – формуємо свою голову. Може людина з віком просто втрачає цю здатність, а гідрактинія – ні».

Вміє відростити собі голову
Плоскі черв’яки, завдяки регенеративним здібностям, є популярним об’єктом дослідження

Ця теорія вкладається в результати дослідження, опубліковані в британському науковому журналі Nature, про два різновиди стародавнього плоского хробака – планарії. Цей черв’як уже понад століття приваблює дослідників своїми дивовижними регенеративними здібностями.

Черв’як планарія, розрізаний на дрібні шматочки, відновить своє тіло навіть з найдрібнішої частки хвоста. Іншим організмам, щоб зуміти відновитися, потрібно зберегти більшу частину свого тіла (принаймні так вважали).

Науковці Інституту Макса Планка (Німеччина) розглядали гіпотезу про те, що всі планарії мали однаково надприродні здібності до регенерації тканин, проте на початковому етапі еволюції у деяких з них цей талант зник. Вчені мали рацію. Досить проста операція з системою стовбурових клітин зародка, що розвивається, дозволила зробити з особини, нездатної виростити голову з маленької частки хвоста, особину, наділену таким талантом.

Урі Френк сподівається, що його дослідницька робота допоможе пояснити неймовірні результати дослідів із планаріями та розгадати інші загадки. Чому, наприклад, планарії легко можуть відростити хвіст, а гідрактинії важко відновити свою ніжку? Один з варіантів пояснення полягає в тому, що міграція клітин може регулюватися за рахунок симетрії тіла (передня і задня або ліва і права сторони), якою володіють планарії та люди, але не гідрактинії.

Вміє відростити собі голову
А може, це не так неймовірно, як здається, фото REMEDI

Теоретично люди мають регенеративні здібності, не менш дивовижні, ніж у гідрактиній і плоских черв’яків – на базовому клітинному рівні спостерігаються разючі подібності. Досліди за планаріями показали, що це не є таким вже й неймовірним, як вважали раніше.

Американський біолог Томас Хант Морган, якого називають батьком науки про регенерацію тканин, ще в 1901 році проводив експерименти з плоскими хробаками, демонструючи їхню дивовижну здатність відновлювати все тіло з обрубка. Однак пізніше він закинув свої дослідження і написав: «Нам ніколи не зрозуміти явищ розвитку та регенерації».

Звичайно, багато таємниць в процесі регенерації ще тільки належить розкрити, але, мабуть, ця крихітна істота, що живе в акваріумі голуейської лабораторії, і подібні до неї, зможуть допомогти нам розгадати, як влаштований процес відновлення частин тіла.

Джерело

Залишити коментар