Как вырастить нового главу

Сокращение большинство видов плоского червя в половине, и Вы заканчиваете с двумя плоскими червями. Передняя половина вырастит новый хвост и, более существенно, спина, половина вырастит новую голову — вместе с полностью функционирующим мозгом. Но несколько видов этих червей загадочно испытывают недостаток в этой способности, по крайней мере когда дело доходит до перероста головы. Теперь, три бригады исследователей не только обнулили в на биологической причине этого ограничения, им также удалось восстановить полные регенерационные способности червей путем управления единственным генетическим путем.

Рассматриваемые черви известны как planarians. Обычно приблизительно один сантиметр длиной, они живут под камнями в пресноводных экосистемах, таких как потоки и водоемы. Почему некоторый planarians может так легко восстановить голову, но другие не могут быть вопросом, долго озадачивавшим ученых. «Это — действительно просто классическая проблема в области», говорит Филип Ньюмарк, биолог в Университете Иллинойса, Равнине Урбаны. Надеясь изучить возможные молекулярные механизмы позади различия, он послал своего postdoc Джеймса Сайкса в область для поиска экземпляров Procotyla fluviatilis, единственных североамериканских разновидностей planarian, который не может восстановить его голову. «Он думал, что это будет легко!» помнит Сайкса, теперь управляющего его собственной лабораторией в университете Сан-Франциско в Калифорнии. После месяцев обыска страны для крошечных пресноводных существ он наконец разыскал колонию в южном Иллинойсе. Оттуда, он переместил червей в лабораторию и начал раскалывать их вдребезги.

Первый шаг должен был точно определить, где точно главный процесс регенерации fluviatilis P. спутался. Сайкс и Ньюмарк подтвердили, что раны червей зажили, должным образом будучи сокращенным в два и что клетки в их фрагментах хвоста все еще смогли разделиться. «Что, казалось, не работало, было решение, говорящее, ‘сделайте голова’ по сравнению с, ‘делают новый хвост’», говорит Ньюмарк. Тем фундаментальным выбором управляет молекулярный процесс, известный как сигнализация Wnt. Путем направления деятельности названного протеина? — катенин, сигнализация Wnt говорит развивающиеся клетки, чем они должны быть, когда они растут. Если ампутированный червь набирает сигнализацию Wnt и производит много из? — катенин, это повторно вырастит хвост. Если это набирает назад сигнализацию Wnt и? — уровни катенина, однако, это заканчивает тем, что вырастило новую голову. Ньюмарк и P. Сайкса fluviatilis фрагменты хвоста, могло казаться, не активизировали этот генетический выключатель так или иначе.

Это открытие «привело к действительно простому эксперименту», говорит Ньюмарк. Если он и Сайкс сбили сумму? — катенин в P. fluviatilis фрагмент хвоста, возможно они могли обмануть его в перерост головы. И к их изумлению, это точно, что произошло. Путем разрушения одного гена, ответственного за? — производство катенина, они смогли восстановить способность fluviatilis P. восстановить потерянную голову. «Я не верил ему, когда я видел его», Сайкс признает. «В основном Вы полностью изменяете миллион лет развития».

Поскольку это оказалось, Сайкс и Ньюмарк не были единственными учеными, заинтересованными выяснением тайн регенерации плоского червя. В то же самое время, когда они проводили свои эксперименты на P. fluviatilis в Иллинойсе, бригада ученых в Европе управляла сигнализацией Wnt и спасением главной регенерации в совершенно различной разновидности planarian под названием Dendrocoelum lacteum. И с другой стороны мира, японские ученые сделали подобные выводы о? — роль катенина в предотвращении главной регенерации в Phagocata kawakatsui, дальнем родственнике европейца и североамериканца planarians. Результаты всех трех экспериментов издаются сегодня по своей природе.

«Существует европейская разновидность, существует американская разновидность, и существует японская разновидность. Это — так широко географический образец, как Вы можете возможно определить, и все три лаборатории независимо сделали тот же вывод», говорит Алехандро Санчес Альварадо, planarian биолог в Институте Stowers Медицинского Исследования в Канзас-Сити, Миссури, кто не был вовлечен ни в одно из исследований. Дополнительные результаты бригад показывают, что дефект в сигнализации Wnt «, кажется, очень простой способ потерять главную регенерацию», соглашается Элли Танака, биолог в Центре Регенеративных Методов лечения Дрезден в Германии, кто изучает регенерацию конечности у позвоночных животных как саламандры.

Следующий шаг, ученые из всех бригад соглашаются, должен выяснить, почему эти три разновидности потеряли способность вырастить новые головы. «Из-за ‘выживания наиболее приспособленных’ можно было бы предположить, что фактически все там должно восстанавливать», говорит Йохен Ринк, биолог в Макс. Планке Институте Молекулярной Клеточной биологии и Генетики в Дрездене, кто возглавил европейскую бригаду. Ньюмарк соглашается, «Почему Вы потеряли бы эту способность, кажущуюся, что это было бы настолько полезно?»

Репродуктивные различия между planarians, который может восстановить их головы и тех, которые не могут, могут предложить некоторые подсказки, Sikes предлагает. Когда регенерация головы planarians сокращена в половине, их сексуальные органы тают и повторно абсорбированы в их органы. Освобожденный от давления для непрерывного производства яиц и спермы у плоских червей, вероятно, есть больше энергии направить к регенерации. Кроме того, они будут иметь много возможностей воспроизвести, как только все их части вырастают снова.

Planarians, который не может восстановить их головы, однако, как правило воспроизводит только однажды в их жизнях. «Вы не хотите пропустить тот выстрел», даже если Вы были просто сокращены в половине, говорит Сайкс. Это возможно, он размышляет, что молекулярный сигнал, направляющий planarians как P. fluviatilis для имения в наличии их половых органов после их голов, ампутирован, может также вмешаться в регенерацию. «Это — вид компромисса между, я хочу восстановить, или сделать я хочу бродить вокруг и воспроизвести?» Сайкс говорит.

Однако, эти различия развились, бумаги Природы вся поддержка идея, что регенерация не что-то что несколько разновидностей, независимо развитых. Скорее это может быть что-то, что остальную часть нас потеряли. Способность неожиданно возникает в почти каждом филюмы жизни Земли, намекая ученым, что у нашего общего предка, возможно, были регенерационные способности. Даже люди могут сделать это при правильных обстоятельствах; например, Сайкс говорит, дети моложе 2 могут восстановить недостающие кончики пальцев. Таким образом теперь, когда ученые могут восстановить исчезнувшие регенерационные способности плоских червей, они могли бы быть в состоянии сделать то же для других видов животных, таких как люди? «Это — причудливая идея, но это теперь один, это несколько поддерживается доказательствами в этих трех газетах», говорит Санчес.

Sikes более осторожен. «Люди восстановят, а также planarians? Никогда». Однако, он говорит, новые исследования показывают, что «даже при том, что животное не может восстановить, основная способность является скрытой. Это находится в там, потенциально. … Это — просто вопрос выяснения, как открыть его».


Добавить комментарий