Jak salamandry mogą odrastać części ciała?

Amerykańska zbroja wojskowa jest lepiej niż kiedykolwiek zaprojektowana, aby chronić żołnierzy na polu bitwy przed śmiercią. Chociaż drastycznie zmniejszyło to liczbę ofiar żołnierzy amerykańskich w wojnach w Iraku i Afganistanie, tysiące żołnierzy wraca do Stanów z poważnymi oparzeniami, brakującymi kończynami i innymi wyniszczającymi obrażeniami. Aby poprawić opcje leczenia weteranów, Pentagon ogłosił niedawno swój plan przeznaczenia 250 milionów dolarów na badania nad regeneracją ludzkiej skóry, uszu i mięśni rannych żołnierzy [źródło: Reuters ]. Część tych środków zostanie również powołana do powołania Instytutu Medycyny Regeneracyjnej Sił Zbrojnych, który będzie zajmował się m.in. regeneracją kończyn ludzkich .

Regeneracja kończyn nie oznacza wzrostu rąk i nóg w probówkach; zamiast tego oznacza to, że dana osoba faktycznie odrośnie kończynę. Dowody naukowe wskazują, że ludzie mają potencjał regeneracji kończyn w naszych genach, ale te geny są uśpione w naszych ciałach [źródło: Kotulak ]. Na przykład ludzkie embriony mogą odrastać zawiązki kończyn w macicy [źródło: Muneoka, Han i Gardiner ]. Mężczyzna z Cincinnati w stanie Ohio odrósł koniuszek palca po przypadkowym odcięciu go w 2005 roku. Ale kiedy tracisz całą kończynę, organizm reaguje pokrywając ranę grubą tkanką bliznowatą, aby zapobiec infekcji.

Aby dowiedzieć się, w jaki sposób możemy ponownie uruchomić ten genetyczny potencjał regeneracji kończyn, naukowcy zaczynają od małych – od myszy. Ale nie muszą pracować całkowicie od zera, aby wyśledzić, jak organizm może coś odrodzić. Traktują salamandrę jako swój model.

Salamandry należą do rodziny płazów, której członkowie są zimnokrwiści i mają dodatkową powłokę skórną z piór lub futra. Różne gatunki salamandry są albo lądowe, albo wodne i są jedynymi płazami z ogonami. W przypadku utraty cennego ogona salamandry mogą go odrosnąć. Są to zwierzęta najwyższej klasy, które potrafią regenerować części ciała, w tym ogony, górną i dolną szczękę, oczy i serca.

W jaki sposób to stosunkowo proste stworzenie wykonuje anatomiczną sztuczkę magiczną w stylu science-fiction?

­

Jeśli salamandra wdaje się w walkę, może oddać swój ogon wrogowi jako mechanizm obronny. W końcu za kilka tygodni może wyrosnąć nowy. Jest to dość złożony proces, ale w skrócie regeneracja polega na przetasowaniu komórek w miejscu rany i przypisaniu im nowej specjalizacji.

W ciągu pierwszych godzin po oderwaniu części ciała, komórki naskórka salamandry w tym obszarze migrują, aby pokryć otwarte mięso. Ta warstwa komórek stopniowo zagęszcza się w kolejnych dniach, tworząc wierzchołkową czapeczkę nabłonkową [źródło: Muneoka, Han i Gardiner ]. Komórki w tkankach salamandry zwane fibroblastami również gromadzą się pod warstwą naskórka. Fibroblasty są niezróżnicowane, co oznacza, że ​​mogą stać się wieloma typami komórek, w zależności od tego, która część ciała wymaga wymiany.

Po tej początkowej fazie blastema rozwija się z masy fibroblastów; blastema w końcu stanie się zastępczą częścią ciała. Naukowcy niedawno odkryli, że ekspresja białka zwanego nAG uruchamia wzrost blastemy [źródło: Kumar i wsp .]. Blastema jest czymś w rodzaju masy ludzkich komórek macierzystych , ponieważ może rozrosnąć się w różne kończyny, narządy i tkanki. Ale skąd ciało salamandry wie, co należy wymienić? Kodowanie genetyczne w blastemie zawiera pamięć pozycyjną dotyczącą lokalizacji i rodzaju brakującej części ciała. Dane te są przechowywane w genach Hox w komórkach fibroblastów [źródło: Muneoka, Han i Gardiner ].

W tym czasie naczynia włosowate i naczynia krwionośne regenerują się w blastemę. Gdy komórki blastemowe dzielą się i namnażają, powstała masa staje się pączkiem niezróżnicowanych komórek. Aby kopiec ten stał się pełnoprawną kończyną, ogonem lub inną częścią ciała, musi otrzymać stymulację nerwową [źródło: Kumar i wsp .]. Jednak salamandry opuszczające ogony tracą nie tylko mięso, ale także nerwy. Oznacza to, że regeneracja aksonów nerwowych zachodzi w miejscu rany w parze z regeneracją tkanek, kości i mięśni .

Stamtąd komórki różnicują się i tworzą odpowiednią część ciała. Jako część tej pamięci pozycyjnej w komórkach fibroblastów, blastema wie, że rośnie we właściwej kolejności, aby uniknąć wadliwej regeneracji. Na przykład, jeśli salamandra straci stopę w kostce, blastema rozwinie się na zewnątrz, tworząc stopę zamiast całej nogi.

Biorąc pod uwagę salamandrę jako plan, naukowcy mają nadzieję, że pewnego dnia zdobędą blastemę z ludzkich komórek. Do tego czasu nasi przyjaciele z płazów są nadal panującymi regeneratorami królestwa zwierząt.

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków

Źródła