Гідри практично досягли безсмертя. Ці прісноводні безхребетні відомі тим, що можуть відновлювати своє тіло з його маленької частини. Їхня унікальна здатність відновлювати втрачені голови прояснила для дослідників механізм того, як вони це роблять. Тож у чому секрет того, як гідри відрощують свої голови?
Феномен регенерації безсмертних гідр
Гідра – дуже маленька і проста істота: трубоподібне тіло з ротом і щупальцями. Але що робить цих тварин особливими, то це їх здатність відрощувати сильно пошкоджені або відрізані частини тіла; за сприятливих умов зі шматочка тканин може виникнути зовсім новий організм.
У дослідженнях гідри показали здатність відновлювати свої клітини невизначену кількість разів, що дозволяє говорити про те, що ці істоти дійсно мають біологічне безсмертя. Це виявлення допоможе провести такі генетичні аналізи для боротьби з цілим рядом серйозних проблем.
Однак, коли перші дослідження пролили світло на кілька аспектів відновлення, біологи шукали пояснення того, як гени гідри спрямовують клітини на створення оновленої частини тіла, яка так само функціональна, як і попередня. Нещодавно вони не лише розшифрували механізм зростання голови тварини; вони також зазначили, що генна експресія у процесі зростання нової голови відрізняється від тієї, що створює першу “вроджену” голову. Хоча результати ідентичні — та сама голова, експеримент показав, що активність генів у процесі відновлення відрізняється набагато сильніше, ніж, коли відбувається брунькування – безстатевий спосіб розмноження.
Як описано в книзі «Ecology and Classification of North American Freshwater Invertebrates», тварина має такі характеристики:
- Це рід крихітних прісноводних організмів класу Hydrozoa.
- Мешкає в помірних та тропічних регіонах.
- Гідра (налічується 20-30 видів) – родичка медуз та коралів.
- Довжина тіла зазвичай становить 2 сантиметри, з 4-20 щупальцями навколо голови.
Унікальна здатність гідри до регенерації була виявлена вченими, коли вони виявили цих маленьких тварин майже 300 років тому. Намагаючись знайти пояснення цьому феномену, у попередніх дослідженнях біологи визначили, що ген WNT є відповідальним за зростання голови. Крім того, стало зрозуміло, що WNT активує специфічний рецептор під назвою «бета-катенін», щоб розпочати процес росту голови.
У нових дослідженнях біолог Масіас-Муньос спершу визначив понад 27 000 факторів, що сприяють відновленню на рівні геному, потім визначив підтипи (кількістю у кілька тисяч), щоб визначити «кнопки «включити/вимкнути»» у генах тварини, які виявляли активність виключно під час відновлення їхніх голів. Коли дослідники проаналізували ці дані, вони дійшли висновку, що не всі голови з’являються однаково: коли тварина була ниркована, було показано, що гени працюють повільно, і для росту голови потрібно близько 3 днів, тоді як регенерація голови зайняла лише 2 дні. оскільки геном відрізнявся більш інтенсивними процесами експресії, за допомогою яких гени включаються в клітини для виробництва РНК та білків. Крім того, було визначено майже 300 відмінностей у генній експресії між цими процесами.
Це фундаментальний доказ відмінностей у успадкованих механізмах росту голови, який передбачає, що гідри можуть мати зовсім несхожі варіанти «вирощування» голови, які, очевидно, охоплюють безліч генів — брунькування, розвитку та відновлення. Ось чому для гідри є три методи відростити голову, залежно від конкретного випадку.
Чому це відкриття таке важливе?
Якщо вдасться повністю зрозуміти цілющу та регенеруючу здатність гідри, її можна буде застосувати для лікування травм головного мозку або дегенеративних захворювань. Коли тварина ушкоджується, вона вирощує нову тканину зі стовбурових клітин. Ці клітини можуть робити те, чого не може зробити жоден інший тип клітин тварин: вони здатні розмножуватися, створюючи нові клітини з певною функцією, такі як клітини мозку або клітини шкіри. Оскільки цей тип клітин виявлено в людських ембріонах та кістковому мозку дорослої людини, подальші дослідження можуть призвести до розуміння причин багатьох проблем зі здоров’ям та пошуку їх рішень.
