Οι μέδουσες αναγεννούν τα χαμένα πλοκάμια και τώρα ξέρουμε πώς να το κάνουμε

Η μυθική Ύδρα μπορεί να μπορούσε να αναπτερώνει ένα από τα πολλά κεφάλια της κάθε φορά που την αποκεφάλιζαν, αλλά υπάρχουν πραγματικά πλάσματα ικανά να αναγεννήσουν μέρη του σώματός τους που δαγκώθηκαν από πεινασμένα αρπακτικά. Οι μέδουσες είναι ένα από αυτά.

Από σαλαμάνδρες μέχρι αστερίες μέχρι πραγματικές ύδρες (ένα μικρό υδρόζωο που πήρε το όνομά του από το τρομακτικό μυθικό θηρίο), όλα τα ζώα που είναι ικανά να αναγεννηθούν ξεκινούν τη διαδικασία επισκευής μέσω του σχηματισμού βλαστήματος. Αυτή η ομάδα πολλαπλασιαζόμενων κυττάρων, που μοιάζουν με βλαστοκύτταρα, μπορεί να επαναπληθίσει μέρη του σώματος διαιρώντας ξανά και ξανά. Ενώ τα κύτταρα είναι αρχικά ακόμη αδιαφοροποίητα, τελικά σχηματίζουν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων όπως μυς και δέρμα.

Η διαδικασία σχηματισμού βλαστήματος έχει μελετηθεί σε ορισμένα άλλα ζώα, αλλά το πώς σχηματίζεται στις μέδουσες παραμένει ένα μυστήριο. Με επικεφαλής τη μεταδιδακτορική ερευνήτρια Sousuke Fujita, η ομάδα του Πανεπιστημίου του Τόκιο και του Πανεπιστημίου Tohoku στην Ιαπωνία θέλησε να δημιουργήσει μια βάση για τη μη δυαδική αναγέννηση ανακαλύπτοντας πώς το blastema βοηθά στην αναγέννηση των πλοκαμιών στις μέδουσες. Θα ήταν διαφορετική η διαδικασία σχηματισμού βλαστήματος από αυτή των αμφιφυλόφιλων;

«Συγκεκριμένα, η τρέχουσα κατανόηση του σχηματισμού βλαστήματος βασίζεται σε μεγάλο βαθμό σε δυαδικά μοντέλα, και επομένως οι μηχανισμοί του σχηματισμού εξωβλαστέματος παραμένουν ελάχιστα κατανοητοί», ανέφεραν οι ερευνητές σε μια δημοσιευμένη εργασία. Stady Δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο PLOS Biology.

Η διαδικασία αναγέννησης στις μέδουσες ήταν ένα μυστήριο. Η ιαπωνική ομάδα έχει επιτέλους μια νέα άποψη αυτής της διαδικασίας στις μέδουσες Ειρηνικό κλαδόνημα. Διαπίστωσαν ότι τα πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα που σχηματίζουν το βλάστημα εμφανίζονται μόνο με την παρουσία τραυματισμού και δεν είναι ίδια με τα in situ βλαστοκύτταρα που βρίσκονται στη βάση των πλοκαμιών. Αλλά και οι δύο τύποι κυττάρων συνεργάζονται για να επιδιορθώσουν και να ξαναφυτρώσουν τα κομμένα πλοκάμια.

Ενα χέρι και ένα πόδι

Οι μέδουσες είναι cnidarians, μια ομάδα ασπόνδυλων με μαλακό σώμα. Cnidarians Περιλαμβάνουν επίσης κοράλλια, ύδρες και ανεμώνες, τα οποία έχουν όλα πλοκάμια που τσιμπούν. Σε αντίθεση με τους αμφίπλευρους οργανισμούς όπως οι σαλαμάνδρες (και οι άνθρωποι), που έχουν αμφίπλευρη συμμετρία (δηλαδή συμμετρική δεξιά και αριστερή πλευρά), οι κνιδάριοι έχουν ακτινωτή συμμετρία σώματος, με τμήματα σώματος που εκτείνονται από τη μέση και είναι συμμετρικά σε όλη την έκταση. Δεν έχουν δεξιά, αριστερά, μπροστά ή πίσω.

Επειδή οι μέδουσες βασίζονται στα πλοκάμια τους για να αιχμαλωτίσουν και να ακινητοποιήσουν το θήραμα, χρειάζονται χαμένα πλοκάμια για να αναπτυχθούν ξανά όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Όταν τα νύχια του Κλαδονέμα Εάν κοπεί αφήνοντας τη βάση ή τον βολβό στη θέση του, η πληγή στο σημείο της κοπής επουλώνεται πλήρως σε λιγότερο από 24 ώρες. Οι εκρήξεις σχηματίζονται αμέσως μετά την επούλωση. Τότε άρχισαν να αναπτύσσονται νέα πλοκάμια.

Όσο περισσότερο μεγαλώνουν, τόσο περισσότερα νηματοειδή κύτταρα, ή κύτταρα που τσιμπούν, υπάρχουν. Αυτό πρότεινε στον Fujita και την ομάδα του ότι η διαδικασία αναγέννησης συμβαίνει ανεξάρτητα από το αν η μέδουσα έχει φάει πρόσφατα ή όχι, επειδή το σώμα της δίνει αυτόματα προτεραιότητα στην εκ νέου ανάπτυξη των πλοκαμιών της για να συλλάβει τροφή.

Συνεχίζουν να μεγαλώνουν

Όταν σχηματίζεται το βλάστημα, το μεγαλύτερο μέρος του κυτταρικού πολλαπλασιασμού συμβαίνει προς την αναγεννητική άκρη του νέου πλοκαμιού. Τρεις τύποι διαφοροποιημένων κυττάρων βρέθηκαν αργότερα στο βλάστημα. Αυτά είναι τα επιθηλιακά κύτταρα που σχηματίζουν τα εσωτερικά στρώματα του πλοκαμιού. κύτταρα i, τα οποία βοηθούν τις μέδουσες να αισθάνονται και να χειρίζονται την τροφή. και τσιμπήματα νηματωδών κυττάρων. Τα αδιαφοροποίητα κύτταρα έδειξαν μια τάση να μετασχηματίζονται σε επιθηλιακά κύτταρα επειδή αυτά είναι τα πιο κοινά κύτταρα σε πλήρως ανεπτυγμένα πλοκάμια.

Τα περισσότερα από τα κύτταρα που σχηματίζουν το βλάστημα δεν είναι βλαστοκύτταρα από τον βολβό που μεταναστεύουν στο άκρο. Αλλά υπάρχει ακόμα κάτι να κάνουν τα βλαστοκύτταρα του κρεμμυδιού. Η ομάδα πιστεύει ότι τα κύτταρα βοηθούν το νεοσχηματισμένο πλοκάμι να αναπτυχθεί προς τα έξω από τη βάση, προσθέτοντας κάποιο μήκος ενώ τα πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα το επιμηκύνουν από την άκρη. Η αφαίρεση βλαστοκυττάρων στη βάση μπορεί επίσης να καθυστερήσει τον σχηματισμό βλαστήματος κατά μία ή δύο εβδομάδες.

Γενικά, ο σχηματισμός βλαστήματος στις μέδουσες έχει αποδειχθεί ότι είναι πολύ παρόμοιος με αυτό που παρατηρείται στους δευτεριωμένους έλμινθους που είναι ικανοί να αναγεννηθούν. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη σαφές πώς και πού προκύπτουν τα αναπαραγωγικά κύτταρα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι είναι πιθανό αυτά τα κύτταρα να προέρχονται από ήδη διαφοροποιημένα κύτταρα που διαφοροποιούνται για να σχηματίσουν το βλάστημα. Παραδείγματα αδιαφοροποίητων κυττάρων που σχηματίζουν το βλάστημα έχουν παρατηρηθεί σε αστερίες και κατσαρίδες.

Θα μπορούσαν οι άνθρωποι να αναγεννηθούν; θα μπορούσε να συμβεί. Ορισμένα πειράματα σε ζώα που δεν αναγεννώνται φυσικά ήταν επιτυχή στην τόνωση της αναγέννησης των ιστών. Καθώς οι μηχανισμοί πίσω από αυτό το φαινόμενο είναι καλύτερα κατανοητοί, μπορεί μια μέρα να αναπτυχθούν ανθρώπινες θεραπείες που χρησιμοποιούν αναγεννητικές διαδικασίες, αλλά προς το παρόν, αυτό παραμένει στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας.

PLOS Biology, 2023. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002435