Гідрактініі здатні заново відростити голову
Чи може мешканець морських глибин, що володіє надзвичайними регенеративними здібностями, поділитися своїм умінням з людьми? На це питання вирішив знайти відповідь кореспондент BBC Future.
Гідрактінія: як вона це робить?
У лабораторії Голуейского університету (Ірландія) стоїть акваріум, в якому - дивовижні істоти: на синіх ніжках, немов льодяники на паличках, примостилися ряди черепашок, покритих дивними "живими волоссям", Злегка погойдуються в морській воді. Ця колонія крихітних морських поліпів, яких називають гідрактініямі, була зібрана на панцирах раків-самітників у ірландських прибережних скель. Незвичайні створення - родичі медуз, коралів і морських анемона.
Кожне з них розміром не більше дитячої вії і при найближчому розгляді нагадує деревце на ніжці, зі стволиком і головою, покритою щупальцями, за допомогою яких воно ловить пропливали повз ласі останки тварин і рослин.
А ще ці тварини наділені надприродною здатністю: коли якась зубаста риба відкушує волохатих гідрактініі голову (а це відбувається нерідко), та відростає заново і через тиждень вже хизується новими щупальцями.
Гідрактінія всього за кілька днів може заново відростити собі голову (Фото - Інститут регенеративної медицини, Голуей, Ірландія)
Цей-то їх талант і привернув увагу Урі Френка і його колег по Інституту регенеративної медицини (REMEDI), розташованому в ірландському Голвеї. Френк стверджує, що здатність до регенерації тканин, яка зустрічається у організмів, подібних гідрактініі, можливо, з давніх-давен була властива більшості тварин, в тому числі людині, просто зараз вона не проявляється. Вчених, які поділяють це переконання, стає все більше. Так як же гідрактінія відновлює втрачені частини тіла? І чи не тут криється ключ до можливості регенерації тканин у людини?
Відновлювати частини тіла можуть багато тварин - від морської зірки до саламандри. Але примітивні поліпи виділяються на їх фоні своїми воістину надзвичайними здібностями.
Перегрупування стовбурових клітин
Регенеративний талант гідрактініі заснований на тому, що вона зберігає свої ембріональні стовбурові клітини протягом усього життя. Це означає, що в процесі загоєння не просто утворюється корочка і шрам, а й виростає нова частина тіла, як у зародка, - навіть голова.
У цьому році на конференції фахівців з біології розвитку Френк продемонстрував відеоролик, де знятий процес відновлення голови у гідрактініі: ембріональні стовбурові клітини, генетично модифіковані таким чином, щоб світитися зеленим, рухаються до шиї безголового поліпа. Аудиторія була в захопленні. Як написав у "Твіттері" один з учених: "Урі Френк показав на відео, як стовбурові клітини гідрактініі фізично переміщаються в бік голови (пошкодженого місця). Клас!"
Саламандра може заново відростити хвіст, але не інші частини тіла
Відео: трихолог про зростання ВОЛОССЯ. Чи можна ШВИДКО?
Після запису відеоролика вчені в Голвеї стали намагатися зрозуміти, яким чином гідрактінія відновлює своє покалічене тіло. Отримані результати вони сподіваються вже найближчим часом опублікувати в якомусь науковому журналі. Подробиці поки не розголошуються, але відомо, що стаття голуейскіх біологів буде присвячена тому, як гідрактінія перегруповує свої стовбурові клітини, щоб заново відростити голову, - наприклад, як до стовбурових клітин доходить інформація про втрату органу, і звідки беруться ембріональні стовбурові клітини.
Вивчення гідрактініі наштовхнуло Френка і його колег на ще більш глибоку думку: чому відновлювати своє тіло можуть лише деякі тварини, тоді як більшості це недоступно? Саламандра може заново відростити хвіст, але її близькі родичі - жаби - не в змозі відтворити втрачені кінцівки. І якщо крихітний морської поліп здатний відновити відкушену голову, чому люди не вміють заново вирощувати собі хоча б корінні зуби? Як говорить Френк, врешті-решт, стовбурові клітини у людини і гідрактініі не такі вже різні.
древній предок
Відео: облисіння як виростити волосся
Процеси, що відбуваються в стовбурових клітинах, сформувалися в давнину, і у багатьох видів тварин вони схожі. Наприклад, складна сигнальна система Wnt, яка відповідає за контроль над стовбуровими клітинами у країнах, що розвиваються ембріонів і при відсутності такого контролю провокує зростання ракових клітин, практично однакова у всіх тварин, в тому числі у гідрактініі і у людини. Це одна з небагатьох складних систем стовбурових клітин, що складаються з сотень елементів, які залишилися незмінними з тих пір, як 600 мільйонів років назад гідрактінія відбрунькувалися від еволюційного дерева, в результаті дав світові людини.
В останнє десятиліття вчені стали приходити до висновку про те, що спочатку стовбурові клітини розвинулися у ще більш давнього, ніж гідрактінія, істоти, чиє м`яке тіло давним-давно розчинилося на дні древніх морів. Френк вважає, що, можливо, здатність до регенерації спочатку виробилася у цього досі невідомої істоти, і всі тварини, що з`явилися після нього, вже володіли всім необхідним для відновлення втрачених частин тіла, проте в сучасному світі ця їх здатність, в основному, ніяк не проявляється .
Дивовижні здатності цієї істоти можуть вказати шлях до можливості регенерації тканин у людини (фото - Трейсі Логан)
"Може бути, це не така вже божевільна ідея. Системи стовбурових клітин досить складні, 600 мільйонів років може не вистачити для того, щоб розробити цей комплекс з нуля. Тому з більшою часткою ймовірності можна припустити, що система стовбурових клітин гідрактініі і людини успадкована від якогось загального предка, - вважає Френк. - До речі, ось гідрактінія може заново відростити голову, а ми хоч і не здатні зробити це в дорослому стані, в утробі матері саме цим і займаємося - формуємо свою голову. Можливо, людина з віком просто втрачає цю здатність, а гідрактінія - немає".
Ця теорія вкладається в результати дослідження, опубліковані в минулому році в британському науковому журналі Nature, про двох різновидах стародавнього плоского черв`яка - планарії. Цей черв`як вже понад століття привертає дослідників своїми дивовижними регенеративними здібностями. Планарию можна розрізати на дрібні шматочки, і деякі черв`яки відновлять своє тіло навіть з найменшої дрібниці хвоста. Іншим потрібно зберегти більшу частину свого тіла, щоб зуміти заново виростити собі голову. У всякому разі, так вважалося до цих пір.
Плоскі черви давно є об`єктом досліджень завдяки своїм регенеративним здібностям
Наукові співробітники Інституту Макса Планка (Німеччина) розглядали гіпотезу про те, що все планарії володіли однаково надприродними здібностями до регенерації тканин, однак на початковому етапі еволюції у деяких цей талант пропав. Вчені мали рацію. Досить проста операція з системою стовбурових клітин зародка дозволила зробити з особи, нездатною виростити голову з маленькою частки хвоста, особина, наділену таким талантом.
Урі Френк сподівається, що його дослідницька робота допоможе пояснити неймовірні результати дослідів з планарій і розгадати інші загадки. Чому, наприклад, планарії легко можуть відростити хвіст, а гідрактініі 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 і люди, але не гідрактініі.
Теоретично люди можуть мати приховані регенеративні здатності, не менше дивовижні, ніж у гідрактіній і плоских хробаків, як би ці істоти не були далекі від людини. На базовому клітинному рівні між ними спостерігаються разючі подібності. Можливо, досліджуючи їх, ми теж навчимося відновлювати втрачені або пошкоджені частини тіла. "Попиту на вирощування нової голови у людини зараз немає, - говорить Френк, - але хіба не здорово було б уміти відновлювати спинний мозок, хворе серце або нирки, покалічені руки і інші органи, які ми можемо втратити?".
А може, все не так вже неможливо, як нам здається? І ми коли-небудь зможемо відрощувати собі нові руки і ноги?
Дослідження планарії показали, що це, можливо, не так вже неможливо, як було прийнято вважати. Американський біолог Томас Хант Морган, якого називають батьком науки про регенерації тканин, ще в 1901 році проводив експерименти з плоскими черв`яками, демонструючи їх дивовижну здатність відновлювати все тіло з обрубка. Однак пізніше він закинув свої дослідження, написавши: "Нам ніколи не зрозуміти явищ розвитку і регенерації".
Звичайно, багато таємниць процесу регенерації ще тільки належить розкрити, але, мабуть, крихітна істота, що живе в акваріумі голуейской лабораторії, і йому подібні можуть допомогти нам розгадати, як влаштований процес відновлення частин тіла, раніше ніж ми думали.
