Гидры практически достигли бессмертия. Эти пресноводные беспозвоночные известны тем, что могут восстанавливать свое тело из маленькой его части. Их уникальная способность восстанавливать утраченные головы прояснила для исследователей механизм того, как они это делают. Так в чем же секрет того, как гидры отращивают свои головы?
Феномен регенерации бессмертных гидр
Гидра — очень маленькое и простое существо: трубообразное тело со ртом и щупальцами. Но что делает этих животных особенными, так это их способность отращивать сильно повреждены или отрезаны части тела; при благоприятных условиях из кусочка тканей может возникнуть совершенно новый организм.
В исследованиях гидры показали способность восстанавливать свои клетки неопределенное количество раз, что позволяет говорить о том, что данные существа действительно обладают биологическим бессмертием. Это выявление поможет провести следующие генетические анализы для борьбы с целым рядом серьезных проблем.
Однако, в то время как первые изучения пролили свет на несколько аспектов восстановления, биологи искали объяснения того, как гены гидры направляют клетки на создание обновленной части тела, которая так же функциональна, как и предыдущая. Недавно они не только расшифровали механизм роста головы животного; они также отметили, что генная экспрессия в процессе роста новой головы отличается от той, которая создает первую “врожденную” голову. Хоть результаты идентичны — та же голова, эксперимент показал, что активность генов в процессе восстановления отличается намного сильнее, чем, когда происходит почкование – бесполый способ размножения.
Как описано в книге «Ecology and Classification of North American Freshwater Invertebrates», животное обладает следующими характеристиками:
- Это род крошечных пресноводных организмов класса Hydrozoa.
- Обитает в умеренных и тропических регионах.
- Гидра (насчитывается 20-30 видов) — родственница медуз и кораллов.
- Длина тела обычно составляет 2 сантиметра, с 4-20 щупальцами вокруг головы.
Уникальная способность гидры к регенерации была обнаружена учеными, когда они нашли этих маленьких животных почти 300 лет назад. Пытаясь найти объяснение этому феномену, в предыдущих исследованиях биологи определили, что ген WNT ответственный за рост головы. Помимо того, стало ясно, что WNT активирует специфический рецептор, под названием «бета-катенин», чтобы начать процесс роста головы.
В новых исследованиях биолог Масиас-Муньос сперва определил более 27 000 факторов, способствующих восстановлению на уровне генома, потом определил подтипы (количеством у пару тысяч), чтобы определить «кнопки «включить/выключить»» в генах животного, которые проявляли активность исключительно во время восстановления их голов. Когда исследователи проанализировали эти данные, они пришли к выводу, что не все головы появляются одинаково: когда животное было почковано, было показано, что гены работают медленно, и для роста головы требуется около 3 дней, в то время как регенерация головы заняла всего 2 дня, поскольку геном отличался более интенсивными процессами экспрессии, с помощью которых гены включаются в клетке для производства РНК и белков. Кроме того, было определено почти 300 отличий в генной экспрессии между этими процессами.
Это фундаментальное доказательство отличий в унаследованных механизмах роста головы, которое предполагает, что гидры могут иметь совершенно непохожие варианты «выращивания» головы — очевидно, охватывающие множество генов — почкования, развития и восстановления. Вот почему для гидры есть 3 методы отрастить голову, в зависимости от конкретного случая.
Почему это открытие так важно?
Если удастся полностью понять целебную и регенерирующую способность гидры, ее можно будет применить для лечения травм головного мозга или дегенеративных заболеваний. Когда животное повреждается, оно выращивает новую ткань из стволовых клеток. Эти клетки могут делать то, чего не может сделать ни один другой тип животных клеток: они способны размножаться, создавая новые клетки с определенной функцией, такие как клетки мозга или клетки кожи. Поскольку этот тип клеток обнаружен в человеческих эмбрионах и костном мозге взрослого человека, дальнейшие исследования могут привести к пониманию причин многих проблем со здоровьем и поиску их решений.
