Misterul de ce unele animale pot regenera părți ale corpului, în timp ce altele nu au putut nedumeri mult timp oamenii de știință, dar trei noi studii au adus problema la cap.

obținerea

Trei grupuri diferite de cercetare au studiat de ce unele specii de viermi plate pot regenera capete și cozi întregi după ce au fost tăiate în bucăți, în timp ce alte specii de viermi își regenerează doar parțial părțile corpului. Activând o singură genă în cascada de semnale implicate în regenerare, cercetătorii au restabilit capacitatea viermilor de a crește capete noi.

"La viermi plat, puteți tăia o singură bucată din orice parte a viermelui și, într-un fel, magic, se transformă în vierme", a declarat biologul molecular Jochen Rink, care a condus unul dintre studii. Întrebarea este „De ce unele animale se pot regenera în timp ce altele nu?” a spus Rink, de la Institutul Max Planck de Biologie Celulara Moleculara si Genetica din Dresda, Germania.

Capul strigoi

Pentru a afla răspunsul la această întrebare, cele trei grupuri au studiat mai multe specii strâns înrudite de viermi plat sau planari. Unele specii, cum ar fi Schmidtea mediterranea, au abilități excelente de regenerare. Dacă tăiați acești viermi oriunde pe lungimea lor, porțiunea capului va crește o coadă nouă, iar porțiunea cozii va crește un cap nou. [Galerie de imagini: Animale bionice remarcabile]

În schimb, speciile precum Dendrocoelum lacteum au o capacitate mai mică de regenerare. Dacă tăiați acești viermi în sfertul corpului lor cel mai apropiat de capul lor, ei vor forma doi viermi completi, dar dacă îi tăiați mai departe, porțiunea intactă a cozii nu va crește din nou.

Procesul creșterii unui cap nou, completat cu un creier și ochi, este complex, pentru a spune cel puțin. Cercetările anterioare au arătat că tăierea unei părți a corpului declanșează un lanț de semnale în celulele stem, chitul biologic care se poate dezvolta în orice tip de țesut. Împreună, aceste semnale acționează ca un comutator molecular: activarea semnalelor duce la crearea unei noi cozi, în timp ce blocarea acestora permite dezvoltarea unui nou cap.

Acum, folosind tehnologii de secvențare genetică de ultimă generație, cercetătorii au determinat ce gene erau active, activând semnale de regenerare, în viermii plati care ar putea genera noi noggins în comparație cu cei care nu ar putea.

Studiile au constatat că niciuna dintre genele asociate cu regenerarea capului nu a fost activă în jumătățile cozii acelor viermi care s-au regenerat doar parțial. "A fost ca și cum piesa [coadă] nu a luat niciodată decizia de a iniția regenerarea capului", a spus Rink pentru LiveScience.

Apoi, cercetătorii au blocat artificial semnalele moleculare care determină regenerarea cozii. Ca urmare, viermii cărora le lipsea capacitatea de a regenera capetele au putut crește alții noi.

Ideea că interferarea cu o singură genă ar putea depăși blocarea regenerării capului a fost o mare surpriză, a declarat Phillip Newmark, biolog în dezvoltare la Universitatea Illinois din Urbana-Champaign și lider al unuia dintre celelalte studii.

Rink a fost de acord. „Pentru a induce acest proces în mod artificial, s-ar putea să credeți că va trebui să răsuciți o sută de butoane în același timp - dar este posibil să trebuiască să răsuciți doar câteva butoane”, a spus el.

Viermii plate pot fi chiar făcute să crească un al doilea cap în locul unei cozi și fiecare cap controlează jumătate din corp. Sau, puteți face un vierme fără cap și două cozi, ceea ce vă face să vă întrebați de ce au nevoie de un creier, a spus Rink.

Puterile de regenerare

Echipele pot specula doar de ce unele specii de viermi plate pot regenera capetele în mod natural, dar alte specii de viermi nu. Pot exista compromisuri pentru a completa capacitatea de regenerare, au spus cercetătorii. Rink a speculat că unii viermi plati folosesc regenerarea ca metodă de reproducere asexuată. „Animalul se atașează la suprafață, iar capul„ pleacă ”, a spus el. Alți viermi plati se pot concentra pe producerea de ouă pentru reproducere sexuală, în detrimentul capacității lor de regenerare.

Neurobiologul Alejandro Sánchez Alvarado, care nu a fost implicat în niciunul dintre studii, a declarat că descoperirile sunt importante pentru înțelegerea oamenilor de știință a regenerării la viermi plat și a evoluției fenomenului. "Întrebarea rămâne dacă acest tip de modulație poate explica sau nu pierderea sau câștigurile capacităților regenerative la alte animale decât [viermii plati]", a declarat Sánchez Alvarado, neurobiolog la Institutul Stowers pentru Cercetări Medicale din Kansas City, Mo.

Alte animale, cum ar fi anumite tipuri de salamandre și pești, pot, de asemenea, să regenereze membrele. Dar nu este încă clar dacă folosesc același „plan” pentru regenerare sau dacă și-au dezvoltat abilitățile în mod independent, a spus Rink.

Este tentant să ne întrebăm dacă oamenii ar putea beneficia de aceste studii de regenerare a țesuturilor. Dar oamenii sunt foarte diferiți de viermii plat și nu au capacitatea de a se regenera parțial așa cum fac viermii.

„Explorarea modului în care putem traduce principiile derivate din aceste studii în cele ale regenerării mamiferelor ar fi interesantă și ar putea fi în cele din urmă benefică pentru dezvoltarea medicinei regenerative [la om]”, a declarat Mayumi Ito, profesor de dermatologie la Școala de Medicină din NYU nu a fost implicat în studii.

Toate rezultatele celor trei grupuri au fost detaliate online astăzi (24 iulie) în revista Nature.