Когда люди научатся отращивать конечности
Ученые из американского университета Тафтса заставили плоских червей вырастить новые голову и мозг. Это открытие обещает стать революционным прорывом в сфере регенерации конечностей, вплоть до восстановления людьми способности отращивать естественным образом утраченный орган.
Подопытным в столь необычном эксперименте стала планария вида Girardia dorotocephala - особый вид плоского червя, который способен полностью себя восстанавливать из любого, даже самого небольшого фрагмента тела. То есть, Girardia dorotocephala является одним из наиболее ярких образцов природной биологической регенерации. Но на этом удивительные свойства плоского червя не заканчиваются: как выяснила команда ученых из Университета Тафтса, планария может отрастить не только свои собственные конечности, но и органы другого, генетически родственного ей существа. Удивительно, но для этого даже не пришлось менять ДНК Girardia dorotocephala.
Как выяснилось, форма головы некоторых плоских червей определяется не генами, а электрическими сигналами, которыми обмениваются их клетки. Чтобы подопытный червь отрастил себе "чужую" голову и нервную систему, достаточно было, обезглавив планарию, воздействовать на те белковые каналы, которые позволяют клеткам взаимодействовать друг с другом. В итоге клетки перестали обмениваться электрическими сигналами так, как они привыкли это делать. Блокировка определенных участков клеточных связей, ответственных за регенерацию, приводила к заметным изменениям в форме головы и даже к трансформациям в структуре мозга и всей нервной системы.
По словам возглавившего эксперимент биолога Майкла Левина, изменяя связь между клетками с помощью электрических синапсов, получилось поменять морфологию головы и мозга у живого существа с абсолютно нормальным геномом, и отрастить голову от совершенного другого вида. Когда биологи научились манипулировать межклеточными процессами, они создали несколько новых видов червей: Girardia dorotocephala отрастили голову, идентичную по форме и структуре головы трех других видов планарий: Schmidtea mediterranea, Dugesia japonica и Polycelis felina. Хотя новые органы принадлежат родственным Girardia dorotocephala червям, это все же совершенно иной организм, существенно отличающийся по внешнему виду и внутренней структуре. Точно так же генетическое родство человека и шимпанзе не делает их идентичными.
Интересно, что после прекращения блокировки межклеточных контактов "чужая" голова планарии через три недели трансформировалась в ее собственную. Сейчас ученые пытаются разгадать секрет этого процесса и способ постоянного "закрепления" чужого органа. Как бы то ни было, манипуляции с межклекточными связями - исключительно перспективная отрасль биологии, обещающая приобретение способности регенерации у всех живых существ, включая человека. Специалисты уверены, что мы сможем не только научиться восстанавливать утерянные конечности, но и управлять процессом их регенерации, отращивая именно такие органы, как нам нравится.
Кстати, успешные эксперименты с планариями проводились и раньше. Немецкие биологи из Института молекулярной биологии и генетики в Дрездене первыми смогли обнаружить гены, отвечающие за восстановление потерянной головы у червей Schmidtea mediterranea, и включить их в клетках планарий вида Dendrocoelum lacteum, до того не обладавших такой способностью. Этого удалось добиться лишь небольшими изменениями в определенных, отвечающих за регенерацию, генах. В итоге Dendrocoelum lacteum восстанавливали голову и другие части тела даже в том случае, если от них оставался лишь небольшой кусочек хвоста. Дальнейшее изучение подобных процессов поможет понять, как вернуть эту способность человеку.
Причем сделать это вполне реально. В конце октября объединенная команда палеонтологов из США и Германии доказала, что далекие земноводные предки человека умели отращивать конечности. Об этом свидетельствуют часто встречающиеся среди них сросшиеся и кривые пальцы и хвосты, а также прочие дефекты, обычно возникающие при регенерации конечностей у саламандр. Палеонтологи заключили, что регенерация, скорее всего, является древним умением всех земноводных и четвероногих, которое затем было утеряно.
В последние годы ученые находят все больше свидетельств того, что устройство тела homo sapiens и других живых существ, а также особенности их поведения, задаются не только генами, но и тем, как "упакована" их ДНК и множеством других факторов, не связанных с передачей генетической информации. В частности, недавно биологи также выяснили, что так называемые эпигенетические метки помогают животным и растениям быстрее приспосабливаться к новым условиям среды, меняя отчасти свой внешний вид.
