Keistas „Hydra“ gebėjimas atauginti savo galvą priklauso nuo šio neįtikėtino mechanizmo

Hidra viridissima. (Peteris Schucheris)

Dėl tokių supaprastintų ir lengvai nepastebimų būtybių hidra tikrai turi neįtikėtinų galių, įskaitant absurdišką sugebėjimą atauginti savo galvas, jei nukirsdinta galva.

Šie bestuburiai gėlo vandens gyvūnai taip pat yra vienas iš artimiausių nemirtingos būtybės pavyzdžių. Nebent visiškai sunaikintas plėšrūno virškinimo sistemoje arba sudegintas ugnies, hidra stiebas ląstelės gali daugintis neribotą laiką .

Hidra gali beveik atgimti po to, kai buvo suplėšyta – bent jau tol penkios galvą organizuojančios ląstelės lieka nepažeistos jie išsiskirs vienas prie kito, susijungs ir pradės tvarkyti likusią ląstelių netvarką atgal į kūną.

(Ulrichas Technau, PNAS, 2000)

Viršuje: Sutrintos hidra ląstelės, laikui bėgant atgauna formą su naujomis galvutės ląstelėmis (mėlyna).

Šios neįtikėtinos savybės jau seniai prikaustė mokslininkų dėmesį, tačiau vis dar yra tiek daug apie tai, kaip jie veikia, ir lieka paslaptingi.

10–20 mm hidra, priklausanti cnidarijų gyvūnų klasei, kurią sudaro medūzos, koralai ir jūros anemonai, gyvena gėlavandenėje atogrąžų ir vidutinio klimato aplinkoje.

Jų mažyčiai, želatininiai, kirmėlėti kūnai turi geliančius į anemonus panašius čiuptuvus viename gale, o apačioje – vieną stambią bazinę pėdą, kuri išskiria lipnią medžiagą, kuri priliptų prie paviršiaus. Kaip ir visų cnidarių, jų kūno planas yra radialiai simetriškas , priešingai nei mūsų pačių dvišalė simetrija .

Hidros galvos gale, tarp jos čiuptuvų žiedo yra jos kupolo formos hipostoma – struktūra, kuritampa jų burna, kai jie atsiplėšiavalgyti. Ląstelės vėl sandarinamos, kai nenaudojamos, ir toje pačioje struktūroje paprastai yra tos 50–300 galvų tvarkyklės ląstelių.

Šios ląstelės diktuoja, kad jų kaimynai turėtų būti galvos ląstelių pavidalu, o tai signalizuoja, kuri ląstelė turi sudaryti hipostomą, o kuri tapti čiuptuvų dalimi.

Jei hidra susmulkinama į dvi dalis, bet kurioje viršutinio trečdalio dalyje, likęs kūnas įkando išaugs daugiau organizatorių ląstelių , kuri tada sutvarkys gyvūnui naują blizgančią galvą.

Šios komandinės ląstelės taip pat natūraliai atsiranda išilgai hidros kūno, kai ji pradeda augti ir dauginasi nelytiškai.

Hidra su trimis pumpurais klonais. (micro_photo/iStock/Getty Images Plus)

Norėdami suprasti šiuos mitinės hidra galios , Kalifornijos universiteto biologas Aide Macias-Muñoz ir jo kolegos atidžiau pažvelgė į hidros genetiką, lygindami genų ekspresiją galvos regeneracijos ir pumpurų atsiradimo metu. Jie nustatė, kurios genomo sritys buvo atviros genų ekspresijai hipostomoje ir pumpuruose.

Ankstesni tyrimai parodė, epigenetika yra susiję su daugybe vystymosi takų, nurodant, kaip reguliuojami šių takų genai. Sumaišymas su kai kuriais reguliuojančiais genais gali duoti keistų rezultatų, pvz kelios galvos tvarkyklės išilgai hidros kūno .

'Vienas jaudinantis šio darbo atradimas yra tas, kad 'Hydra' galvos regeneravimo ir pumpurų atsiradimo programos yra gana skirtingos. sako Macias-Muñoz.

„Nors rezultatas yra tas pats (hidra galva), regeneracijos metu genų ekspresija yra daug kintamesnė. Dinaminę genų ekspresiją lydi dinaminis chromatino remodeliavimasis tose vietose, kur jungiasi vystymosi transkripcijos faktoriai.

Kitaip tariant, šiuose regionuose atsidaro pastoliai, kurių DNR vyniojasi dėl struktūros – jos chromatinas –, kad ląstelės galėtų panaudoti šiuos vystymosi genus.

Daugelis iš šių 2 870 genomo regionų, kurie identifikuojami kaip „naudojami“ organizacinėse ląstelėse galvos regeneracijos metu, apima stiprinančius genus, kurių produktai padeda paskatinti kitus vystymosi procesus.

Šie atradimai rodo, kad šie sudėtingi vystymosi stiprintuvai buvo prieš 600 milijonų metų, kol Cnidaria evoliuciškai atsiskyrė nuo dvišalių simetriškų gyvūnų grupės (įskaitant ir mus). paaiškina Macias-Muñoz.

Komanda taip pat rado vieną genų šeimą, dalyvaujančią galvos regeneracijoje, vadinamą Fos , kuris taip pat pastebimas kitų rūšių, įskaitant žuvis, salamandras ir peles, regeneracijos procesuose.

Tyrėjai aiškina, kad cnidarianų, tokių kaip hidra, genomai yra stebėtinai panašūs į mūsų, ypač baltymus koduojančių genų, o tai reiškia, kad aiškūs mūsų morfologijos skirtumai gali atsirasti dėl to, kaip genai yra reguliuojami.

Įrodyta, kad reguliaciniai stiprintuvai genai vystosi greičiau nei kitos koduojančios sekos žinduolių modelių gyvūnuose, o tai gali rodyti svarbų mechanizmą, skatinantį pokyčius ir įvairovę per ilgus evoliucijos laikotarpius.

„Todėl cnidarų tyrimas suteikia potencialių galimybių išsiaiškinti pagrindinius [gyvūnų] evoliucijos aspektus, tokius kaip dvišalio kūno plano ir nervų sistemos formavimas“, komanda rašė savo darbe .

Nepaprastas hidros gebėjimas atauginti savo galvą tikrai yra įspūdingas epigenetikos galios pavyzdys.

Šis tyrimas buvo paskelbtas m Genomo biologija ir evoliucija .

Apie Mus

Nepriklausomų, Patikrintų Sveikatos, Erdvės, Gamtos, Technologijos Ir Aplinkos Ataskaitų Paskelbimas.