Сотрудники американского Университета Тафтса заставили вырастить новые голову и мозг плоских червей. Данное открытие может стать революционным прорывом в области регенерации конечностей, вплоть до восстановления человеком способности отращивать утраченный орган естественным образом. Об этом сообщает издание «Деловая столица».
Подопытным в таком необычном эксперименте была планария вида Girardia dorotocephala, представляющая собой особый вид плоского червя, который обладает способностью полностью восстанавливать себя из любого, даже самого маленького фрагмента тела. Таким образом, Girardia dorotocephala – это один из наиболее ярких примеров природной биологической регенерации. Однако этим удивительные свойства данного вида плоского червя вовсе не ограничиваются: как установила команда исследователей из Университета Тафтса, планария способна отращивать не только собственные конечности, но и органы других существ, генетически родственных ей. Удивительно, что для этого ученым даже не пришлось вносить изменения в ДНК Girardia dorotocephala.
Ученые выяснили, что форму головы некоторых видов плоских червей определяют не генами, а электрические сигналы, которыми обмениваются клетки их организма. Для того, чтобы подопытный червь отрастил «чужую» голову и нервную систему, было достаточно после обезглавливания планарии начать воздействовать на белковые каналы, обеспечивающие взаимодействие клеток друг с другом. В результате обмен электрическими сигналами между клетками происходил не так, как они привыкли делать это. Блокирование определенных участков клеточных связей, которые отвечают за регенерацию, привела к заметным изменениям в форме головы плоского червя и даже к некоторым трансформациям в структуре самого мозга и нервной системы в целом.
По словам биолога Майкла Левина, возглавившего эксперимент, посредством изменения связей между клетками при помощи электрических синапсов, у исследователей получилось сменить у живого существа с полностью нормальным геномом морфологию головы и мозга, и отрастить на нем голову, принадлежащую совершенного другому виду. После того как биологи обучились манипуляциям межклеточными процессами, они начали создавать несколько новых видов червей.
Так, Girardia dorotocephala ученые отрастили голову, которая по своей форме и структуре идентична голове трех других видов планарий: Dugesia japonica, Schmidtea mediterranea и Polycelis felina. Несмотря на то что новые органы относятся к родственным Girardia dorotocephala видам червей, все же учеными был создан совершенно другой организм, который по своему внешнему виду и внутренней структуре существенно отличается от первоначального образца. Точно так же генетическое родство шимпанзе и человека вовсе не делает их идентичными.
Ученые считают, что человека тоже можно обучить восстанавливать утраченные конечности.
Интересным фактом является то, что после прекращения блокирования межклеточных контактов через три недели отросшая на планарии «чужая» голова превратилась в ее собственную. В настоящее время исследователи пытаются разгадать тайну такой трансформации процесса и способ, помогший постоянно «закрепиться» чужому органу. Как бы то ни было, такие манипуляции с межклеточными связями сегодня являются исключительно перспективной отраслью биологии, обещающей приобретение способности регенерации конечностей у всех живых существ, в том числе, и у человека. Специалисты уверены в том, что нам удастся не только научиться восстановлению утерянных конечностей, но и управлению процессом их регенерации, благодаря чему можно будет отращивать именно такие органы, как самому нравится.
Кстати, эксперименты с планариями, которые были весьма успешны, проводились и до сегодняшнего дня. Так, немецкими биологами из Института молекулярной биологии и генетики в Дрездене впервые были обнаружены гены, которые отвечают за восстановление утраченной головы у червей Schmidtea mediterranea, после чего исследователи смогли включить эти гены в клетки планарий вида Dendrocoelum lacteum, до того момента не имевших такой способности. Ученые смогли это сделать благодаря внесению небольших изменений в определенные, отвечающие за регенерацию, гены. В результате Dendrocoelum lacteum получили способность восстанавливать голову и другие части своего тела даже в случае, когда от них оставался только маленький кусочек хвоста. Изучение таких процессов в будущем поможет исследователям понять, как можно вернуть эту способность человеку.
Причем, по мнению ученых, сделать это вполне возможно. Так, в конце октября объединенной команде палеонтологов из США и Германии удалось доказать, что далекие земноводные предки современного человека обладали способностью отращивать конечности. Свидетельством этого являются часто встречающиеся у них сросшиеся и кривые хвосты и пальцы, а также другие подобные дефекты, которые обычно возникают во время регенерации конечностей у саламандр. Палеонтологами был сделан вывод, что регенерация, по всей вероятности, является древней способностью всех земноводных и четвероногих, которая впоследствии была утеряна.
В последнее время ученые находят все больше доказательств того, что строение тела homo sapiens и ряда других живых существ, а также их поведенческие особенности, определяются не только генами, но и тем, как «упакована» их ДНК и массой других факторов, которые не имеют связи с передачей генетической информации. К примеру, недавно биологами также было установлено, что благодаря так называемым эпигенетическим меткам животные и растения способны быстрее приспосабливаться к новым условиям окружающей среды, отчасти меняя свой внешний вид.
