Làm thế nào kỳ nhông có thể mọc lại các bộ phận cơ thể?

Áo giáp của quân đội Mỹ được thiết kế tốt hơn bao giờ hết để bảo vệ binh lính trên chiến trường khỏi bị giết. Trong khi điều đó đã làm giảm đáng kể con số thương vong của binh sĩ Mỹ trong các cuộc chiến ở Iraq và Afghanistan, hàng nghìn binh sĩ đang trở về tiểu bang với những vết bỏng nghiêm trọng, thiếu tứ chi và các vết thương suy nhược khác. Để cải thiện các lựa chọn điều trị cho các cựu chiến binh, Lầu Năm Góc gần đây đã công bố kế hoạch dành 250 triệu USD cho nghiên cứu tái tạo da, tai và cơ bắp cho các binh sĩ bị thương [nguồn: Reuters ]. Một phần của khoản tài trợ đó cũng sẽ thành lập Viện Y học Tái sinh Lực lượng Vũ trang, nơi sẽ tập trung vào việc tái tạo chân tay của con người , cùng những thứ khác.

Tái tạo chân tay không có nghĩa là phát triển cánh tay và chân trong ống nghiệm; thay vào đó, nó có nghĩa là một người sẽ thực sự mọc lại một chi. Bằng chứng khoa học chỉ ra rằng con người có tiềm năng tái tạo chi trong gen của chúng ta, nhưng những gen đó lại không hoạt động trong cơ thể chúng ta [nguồn: Kotulak ]. Ví dụ, phôi người có thể mọc lại các chồi chân tay trong bụng mẹ [nguồn: Muneoka, Han và Gardiner ]. Và một người đàn ông ở Cincinnati, Ohio, đã mọc lại đầu ngón tay sau khi vô tình cắt nó ra vào năm 2005. Nhưng khi bạn mất toàn bộ chi, cơ thể sẽ phản ứng bằng cách che vết thương bằng mô sẹo dày để ngăn ngừa nhiễm trùng.

Để tìm ra cách chúng ta có thể khôi phục lại tiềm năng di truyền đó để tái tạo chi, các nhà nghiên cứu đang bắt đầu từ quy mô nhỏ - với chuột. Nhưng họ không phải làm việc hoàn toàn từ đầu để theo dõi cách một sinh vật có thể mọc lại thứ gì đó. Họ đang tìm kiếm kỳ nhông làm hình mẫu của họ.

Kỳ nhông là một phần của họ lưỡng cư, các thành viên của chúng là loài máu lạnh và có lớp da bổ sung là lông vũ hoặc lông thú. Các loài kỳ nhông khác nhau sống trên cạn hoặc dưới nước và là loài lưỡng cư duy nhất có đuôi. Trong trường hợp chúng mất đi chiếc đuôi quý giá đó, kỳ nhông có thể phát triển nó trở lại. Chúng là cấp cao nhất của động vật có khả năng tái tạo các bộ phận cơ thể, bao gồm đuôi, hàm trên và hàm dưới, mắt và tim.

Làm thế nào để sinh vật tương đối đơn giản này thực hiện một trò ảo thuật giải phẫu theo phong cách khoa học viễn tưởng?

­

Nếu một con kỳ nhông giao tranh, nó có thể đầu hàng đuôi của mình cho kẻ thù như một cơ chế tự vệ. Rốt cuộc, trong một vài tuần, nó có thể phát triển một cái mới. Đây là một quá trình khá phức tạp, nhưng tóm lại, quá trình tái tạo bao gồm việc xáo trộn các tế bào tại vị trí vết thương và chỉ định cho chúng một chuyên môn mới.

Trong vòng vài giờ đầu tiên sau khi tách rời một bộ phận cơ thể, các tế bào biểu bì của kỳ nhông trong khu vực này sẽ di chuyển để che phủ phần thịt hở. Lớp tế bào đó dày dần trong những ngày tiếp theo, tạo thành nắp biểu mô đỉnh [nguồn: Muneoka, Han và Gardiner ]. Các tế bào trong mô của kỳ giông được gọi là nguyên bào sợi cũng tập trung bên dưới lớp biểu bì đó. Nguyên bào sợi không bị biệt hóa, có nghĩa là chúng có thể tự do trở thành nhiều loại tế bào, tùy thuộc vào bộ phận cơ thể nào cần thay thế.

Sau giai đoạn đầu tiên đó, blastema phát triển từ khối lượng nguyên bào sợi; blastema cuối cùng sẽ trở thành bộ phận cơ thể thay thế. Các nhà nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng sự biểu hiện của một protein gọi là nAG kích thích sự tăng trưởng blastema [nguồn: Kumar et al ]. Blastema giống như một khối lượng tế bào gốc của con người ở chỗ nó có khả năng phát triển thành các chi, cơ quan và mô khác nhau. Nhưng làm thế nào để cơ thể kỳ nhông biết được thứ gì cần thay thế? Mã hóa di truyền trong blastema chứa một bộ nhớ vị trí về vị trí và loại bộ phận cơ thể bị mất tích. Dữ liệu đó được lưu trữ trong các gen Hox trong tế bào nguyên bào sợi [nguồn: Muneoka, Han và Gardiner ].

Trong khi điều này đang xảy ra, các mao mạch và mạch máu đang tái tạo thành blastema. Khi các tế bào blastema phân chia và nhân lên, khối lượng kết quả trở thành chồi của các tế bào chưa biệt hóa. Để đôi gò bồng đảo đó trở thành chi, đuôi hoặc các bộ phận cơ thể khác đầy đủ, nó phải nhận được sự kích thích từ các dây thần kinh [nguồn: Kumar et al ]. Tuy nhiên, khi kỳ nhông rớt đuôi, chúng không chỉ bị mất thịt mà còn mất cả dây thần kinh. Điều đó có nghĩa là quá trình tái tạo sợi trục thần kinh đang diễn ra tại vị trí vết thương song song với quá trình tái tạo mô, xương và cơ .

Từ đó, các tế bào biệt hóa và tạo ra phần cơ thể thích hợp. Là một phần của bộ nhớ vị trí đó trong tế bào nguyên bào sợi, blastema biết phát triển theo trình tự thích hợp để tránh tái sinh bị lỗi. Ví dụ, nếu một con kỳ nhông bị mất một bàn chân ở mắt cá chân của nó, blastema sẽ phát triển ra ngoài để tạo thành một bàn chân thay vì toàn bộ chân.

Với con kỳ giông là bản thiết kế, các nhà khoa học hy vọng một ngày nào đó sẽ tạo ra blastemas từ tế bào người. Cho đến lúc đó, những người bạn lưỡng cư của chúng ta vẫn là những người tái sinh trị vì của vương quốc động vật.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

Nguồn