Тайны регенерации: почему саламандра может вырастить новую ногу, а человек — нет. Пока...
Саламандры могут вырастить вместо потерянной лапки полноценную новую конечность с костями, мышцами, нервами и кровеносными сосудами. Почему их организм имеет такую «суперспособность», а наш — нет? И что может измениться? Рассказываем.
Как устроена регенерация
У человека после серьезной травмы на месте потерянной конечности появляется рубец, предохраняющий организм от болезнетворных микроорганизмов. У животных, которые умеют регенерировать, заживление такой раны происходит по-другому. После того, как рана закрывается, их организм запускает специальную программу восстановления поврежденных клеток. [1]
Часть клеток посылает остальным сигналы о том, какие новые клетки нужно производить. А те, что получают такие «сообщения», начинают генерировать особые клетки, восстанавливающие ткани. Если саламандре нужно восстановить конечность, на месте повреждения у нее формируется специальная структура — бластема. [2]
Бластема состоит из клеток, которые становятся материалом для утраченной части тела. Они активно делятся. Но просто получить большое количество новых клеток недостаточно. Организму еще предстоит правильно собрать из них конечность.
Как правильно построить конечность
Новая конечность должна иметь правильную форму и размер. Клеткам необходимо «знать», какую работу им предстоит выполнять. Одни должны превратиться в клетки, формирующие кость, другие — в мышечные клетки, третьи — в клетки кровеносных сосудов.
Важно вовремя остановить клеточный рост. Если животное потеряло только кончик конечности, ему нужно восстановить именно его, а не вырастить новую лапу целиком. Неконтролируемое размножение клеток может быть опасным и привести к раку.
Поэтому животные, обладающие способностью к регенерации, запускают рост клеток только тогда, когда это нужно, и останавливают его, как только недостающая ткань восстановлена.
Нервы занимают важное место в процессе регенерации — их сигналы помогают сформировать бластему. Недостаток нервных импульсов может привести к тому, что восстановление полностью прекратится. Ученые даже обнаружили, что если у некоторых животных передвинуть нерв к ране, то на этом месте у них вырастет полностью новая дополнительная конечность.
Почему человек так не умеет
Было бы неправильно считать, что человеческий организм совсем не умеет регенерировать. Наша кожа непрерывно избавляется от отживших клеток и заменяет их новыми. Эритроциты, лейкоциты и тромбоциты в нашей крови тоже регулярно обновляются. Иногда человеческий организм может показывать чудеса самовосстановления. Например, если удалить часть человеческой печени, она может отрасти заново. Есть даже случаи, когда у маленьких детей отрастали кончики пальцев. [3]
Все это означает, что люди обладают способностью к регенерации, но она ограничена по сравнению с такой же способностью у саламандр или рыб данио-рерио, которые могут восстанавливать поврежденные плавники, а также сердце и мозг.
Но и у этих животных возможности регенерации небезграничны. Например, у взрослых самцов данио-рерио грудные плавники регенерируют значительно хуже, чем у молоди. Все потому что у зрелых особей здесь расположены нерестовые бугорки, необходимые для размножения. Именно нерестовые бугорки и мешают плавникам вырастать заново при повреждении.
Этот пример показывает, что эволюция часто прибегает к компромиссу: организм получает особенность, которая помогает ему выживать или размножаться, но платит за это ухудшением способности к восстановлению тканей. И хотя ученые еще полностью не понимают, почему человек не может отрастить новую конечность вместо утраченной, они предполагают, что в этом случае действует та же самая эволюционная закономерность.
Может ли человек научиться регенерации у животных?
Сейчас исследователи активно изучают животных, которые умеют восстанавливать утраченные части тела, и пытаются понять принципы, по которым работает этот процесс.
Ученых интересует, какие сигналы заставляют клетки менять свою роль и участвовать в восстановлении. Они хотят узнать, как клетки определяют, что именно нужно построить и каким образом организм останавливает клеточный рост. Исследователи также проверяют, можно ли использовать знания о животных с высокой способностью к регенерации для изучения восстановления тканей у млекопитающих, в том числе и у людей.
Пока человек не умеет отращивать потерянную руку или ногу. Но саламандры и рыбы данио-рерио показывают, что это возможно в принципе. Изучая их, ученые надеются разгадать тайны регенерации и использовать их для восстановления поврежденных тканей у людей.
По материалам: theconversation.com.
