Wat het Wolverine, Deadpool en Medusa in gemeen? Almal van hulle het 'n wonderlike kenmerk - wedergeboorte. Natuurlik, in strokiesprente en flieks, is hierdie vermoë, algemeen onder 'n baie beperkte aantal werklike lewende organismes, effens (en soms baie) oordrewe, maar dit bly redelik eg. En wat werklik is, kan verduidelik word, wat is wat wetenskaplikes van die Tohoku Universiteit (Japan) besluit het om in hul nuwe studie te doen. Watter sellulêre prosesse in die liggaam van 'n jellievis word met wedergeboorte geassosieer, hoe verloop hierdie proses en watter ander superkragte het hierdie jellieagtige wesens? Die verslag van die navorsingsgroep sal ons hiervan vertel. Gaan.
Navorsingsbasis
Eerstens verduidelik wetenskaplikes hoekom hulle besluit het om hul aandag op jellievisse te vestig. Die feit is dat die meeste navorsing op die gebied van biologie uitgevoer word met die deelname van sogenaamde model-organismes: muise, vrugtevlieë, wurms, visse, ens. Maar daar is miljoene spesies op ons planeet, wat elkeen een of ander unieke vermoë het. Daarom is dit onmoontlik om die proses van sellulêre wedergeboorte volledig te evalueer deur slegs een spesie te bestudeer, en om te aanvaar dat die bestudeerde meganisme algemeen sal wees vir alle wesens op Aarde.
Wat jellievisse betref, praat hierdie wesens, deur hul voorkoms alleen, van hul uniekheid, wat nie anders as om die aandag van wetenskaplikes te trek nie. Daarom, voordat ek met die disseksie van die studie self voortgegaan het, het ek kennis gemaak met die hoofkarakter daarvan.
Die woord "jellievis", wat ons 'n wese as sodanig genoem het, verwys eintlik net na die stadium van die lewensiklus van die angel uit die subtipe Medusosoa. Cnidaria het so 'n ongewone naam gekry as gevolg van die teenwoordigheid van steekselle (cnidosiet) in hul liggaam, wat vir jag en selfverdediging gebruik word. Eenvoudig gestel, wanneer jy deur 'n jellievis gesteek word, kan jy hierdie selle bedank vir die pyn en lyding.
Cnidosiete bevat cnidocyst, 'n intrasellulêre organel wat verantwoordelik is vir die "steek" effek. Volgens hul voorkoms en dienooreenkomstig die metode van toediening, word verskeie tipes cnidosiete onderskei, waaronder ons kan onderskei:
- penetrante - drade met puntige punte wat die liggaam van 'n slagoffer of oortreder soos spiese deurboor, wat 'n neurotoksien inspuit;
- glutinante - taai en lang drade wat die slagoffer omhul (nie die lekkerste drukkies nie);
- Volvents is kort drade waarin die slagoffer maklik verstrengel kan raak.
Sulke nie-standaard wapens word verklaar deur die feit dat jellievisse, hoewel grasieus, nie besonder flink wesens is nie. Die neurotoksien wat die prooi se liggaam binnedring, maak dit onmiddellik lam, wat die jellievis baie tyd gee vir 'n middagete.
Medusa na 'n suksesvolle jag.
Benewens die ongewone metode van jag en verdediging, het jellievisse 'n baie ongewone voortplanting. Mannetjies produseer spermatosoa, en wyfies produseer eiers, na die samesmelting waarvan planulas (larwes) gevorm word, wat op die bodem gaan sit. Na 'n rukkie groei 'n poliep uit die larwe, waaruit jong jellievisse letterlik afbreek wanneer hulle volwassenheid bereik (in werklikheid kom bot voor). Daar is dus verskeie stadiums van die lewensiklus, waarvan een die jellievis- of jellievisgenerasie is.
Harige sianied, ook bekend as "leeumanhare".
As die harige sianied gevra word hoe om die doeltreffendheid van jag te verhoog, sal sy antwoord - meer tentakels. Daar is ongeveer 60 van hulle in totaal (groepe van 15 tentakels op elke hoek van die koepel). Daarbenewens word hierdie soort jellievis as die grootste beskou, want die deursnee van die koepel kan 2 meter bereik, en die tentakels tydens die jag kan tot 20 meter strek. Die goeie ding is dat hierdie spesie nie besonder "giftig" is nie, daarom is dit nie dodelik vir mense nie.
Die seewesp sou op sy beurt kwaliteit by die hoeveelheid voeg. Hierdie soort jellievis het ook 15 tentakels (3 m lank) op elk van die vier hoeke van die koepel, maar hul gif is baie keer sterker as dié van 'n groot familielid. Daar word geglo dat die neurotoksien in die liggaam van 'n seewesp genoeg is om 60 mense binne 3 minute dood te maak. Hierdie donderstorm woon in die kusgebied van Noord-Australië en Nieu-Seeland. Volgens data van 1884 tot 1996 het 63 mense in Australië gesterf, maar hierdie data is dalk onakkuraat, en die aantal noodlottige ontmoetings tussen 'n persoon en 'n seeperdeby kan baie hoër wees. Volgens data vir 1991-2004, onder 225 gevalle, is slegs 8% van die slagoffers egter gehospitaliseer, waaronder daar een noodlottige uitkoms was ('n driejarige kind).
Seewesp
Nou terug na ons studie vandag.
Uit die oogpunt van selle is die belangrikste proses van die hele lewe van enige organisme selproliferasie - die proses van groei van liggaamsweefsel deur die voortplanting van selle deur deling. Tydens die groei van die organisme reguleer hierdie proses die toename in liggaamsgrootte. En wanneer die liggaam ten volle gevorm is, reguleer die prolifererende selle die fisiologiese uitruiling van selle en die vervanging van beskadigde selle met nuwes.
Cnidaria, synde 'n verwante groep bilaterale en vroeë vertakkings van die ontwikkeling van meersellige organismes, word al vir baie jare gebruik om evolusionêre prosesse te bestudeer. Daarom is cnidarians geen uitsondering in terme van verspreiding nie. Byvoorbeeld, tydens die embrioniese ontwikkeling van die see-anemoon Nematostella vectensis selproliferasie word gekoördineer met die organisasie van die epiteel en is betrokke by die ontwikkeling van tentakels.
Nematostella vectensis
Cnidarians, soos ons reeds weet, is onder andere bekend vir hul regeneratiewe vermoëns. Hydra poliepe ('n genus van varswater sittende selenterate uit die hidroïedklas) word al honderde jare as die gewildste onder navorsers beskou. Proliferasie, geaktiveer deur sterwende selle, begin die proses van regenerasie van die basale hidra kop. Die naam van hierdie wese sinspeel op 'n mitiese wese wat bekend is vir sy wedergeboorte - die Lernean Hydra, wat Hercules in staat was om te verslaan.
Alhoewel regeneratiewe vermoëns aan proliferasie gekoppel is, bly dit onduidelik presies hoe hierdie sellulêre proses onder normale toestande op verskillende stadiums van organisme-ontwikkeling verloop.
Jellievisse, wat 'n komplekse lewensiklus het wat uit twee stadiums van voortplanting bestaan (vegetatief en seksueel), dien as 'n uitstekende model om proliferasie te bestudeer.
In hierdie werk is die rol van die hoof bestudeerde individu gespeel deur die jellievisse van die spesie Cladonema pacificum. Hierdie spesie leef aan die kus van Japan. Aanvanklik het hierdie jellievis 9 hooftentakels, wat begin vertak en toeneem in grootte (soos die hele liggaam) tydens ontwikkeling tot 'n volwassene. Hierdie kenmerk laat jou toe om al die meganismes wat by hierdie proses betrokke is, in detail te bestudeer.
Bykomend tot Cladonema pacificum die studie het ook na ander soorte jellievisse gekyk: Cytaeis uchidae и Rathkea octopunctata.
Navorsingsresultate
Om die ruimtelike patroon van selproliferasie in Cladonema medusa te verstaan, het die wetenskaplikes 5-etyniel-2'-deoksiuridien (EdU) kleuring gebruik, wat selle in S-fase* of selle wat dit reeds geslaag het.
S-fase* fase van die selsiklus waarin DNA-replikasie plaasvind.
As ek dit in ag neem Cladonema neem dramaties toe in grootte en vertoon vertakking van die tentakels tydens ontwikkeling (1A-1C), kan die verspreiding van prolifererende selle regdeur rypwording verander.
Beeld #1: Kenmerke van selproliferasie by jong Cladonema.
As gevolg van hierdie kenmerk was dit moontlik om die meganisme van selproliferasie in beide jong (dag 1) en volwasse (dag 45) jellievisse te bestudeer.
In jong jellievisse is EdU-positiewe selle in groot getalle regdeur die liggaam gevind, insluitend die skerm, manubrium (die ondersteunende orgaan van die mond by jellievisse), en tentakels, ongeag die tyd van EdU blootstelling (1D-1K и 1N-1O, EdU: 20 µM (mikromolêr) na 24 uur).
Heelwat EdU-positiewe selle is in die manubrium gevind (1F и 1G), maar in die sambreel was hul verspreiding baie eenvormig, veral in die buitenste dop van die sambreel (exambreel, 1H-1K). In die tentakels was EdU-positiewe selle hoogs gegroepeer (1N). Die gebruik van 'n mitotiese merker (PH3-teenliggaam) het dit moontlik gemaak om te verifieer dat EdU-positiewe selle prolifererende selle is. PH3-positiewe selle is gevind in beide die sambreel en die tentakelbol (1L и 1P).
In tentakels is mitotiese selle hoofsaaklik in die ektoderm (1P), terwyl prolifererende selle in die sambreel in die oppervlaklaag geleë was (1M).
Beeld #2: Kenmerke van selproliferasie in seksueel volwasse Cladonema.
Soos in jeugdiges, so in volwasse individue, is EdU-positiewe selle in groot getalle regdeur die liggaam gevind. In die sambreel was EdU-positiewe selle meer dikwels in die oppervlaklaag as in die onderste een geleë, wat soortgelyk is aan die waarnemings in jeugdiges (2A-2D).
Maar in die tentakels was die situasie ietwat anders. EdU-positiewe selle het aan die basis van die tentakel (bol) gegroepeer, waar twee trosse aan weerskante van die gloeilamp gevind is (2E и 2F). By jong individue is soortgelyke trosse ook waargeneem (1N), d.w.s. die bolle van die tentakels kan die hoofsone van proliferasie regdeur die medusoïede stadium wees. Interessant genoeg, in die manubrium van volwassenes was die aantal EdU-positiewe selle aansienlik hoër as in jong kinders (2G и 2H).
Die intermediêre resultaat is dat selproliferasie eenvormig in die sambreel van 'n jellievis kan plaasvind, en in die tentakels is hierdie proses baie gelokaliseer. Daarom kan aanvaar word dat eenvormige selproliferasie liggaamsgroei en weefselhomeostase kan beheer, terwyl trosse prolifererende selle naby tentakelbolle betrokke is by tentakelmorfogenese.
Wat die ontwikkeling van die liggaam as sodanig betref, speel proliferasie 'n belangrike rol in die groei van die liggaam.
Beeld #3: Die belangrikheid van proliferasie in die groei van die liggaam van 'n jellievis.
Om dit in die praktyk te toets, het wetenskaplikes die groei van die liggaam van jellievisse gevolg, begin met jong individue. Dit is die maklikste om die grootte van 'n jellievis se liggaam deur sy koepel te bepaal, aangesien dit eweredig en in direkte verhouding tot die hele liggaam groei.
Onder normale voeding onder laboratoriumtoestande neem die grootte van die koepel skerp toe met 54.8% gedurende die eerste 24 uur, van 0.62 ± 0.02 mm2 tot 0.96 ± 0.02 mm2. Gedurende die volgende 5 dae van waarnemings het die grootte stadig en glad toegeneem tot 0.98 ± 0.03 mm2 (3A-3S).
Jellievisse van die ander groep, wat van kos ontneem is, het nie gegroei nie, maar afgeneem (rooi lyn op die grafiek 3S). Sellulêre analise van verhongerde jellievisse het die teenwoordigheid van 'n uiters lae aantal EDU-selle getoon: 1240.6 ± 214.3 in jellievisse van die kontrolegroep en 433.6 ± 133 in hongerselle (3D-3H). Hierdie waarneming kan direkte bewyse wees dat voeding die proliferasieproses direk beïnvloed.
Om hierdie hipotese te toets, het die wetenskaplikes 'n farmakologiese ontleding gedoen waartydens hulle die vordering van die selsiklus geblokkeer het deur hidroksikarbamid (CH4N2O2), 'n selsiklus-inhibeerder wat G1-stilstand veroorsaak. As gevolg van hierdie ingryping het die S-fase selle wat voorheen met EdU opgespoor is, verdwyn (3I-3L). Dus, jellievisse wat aan CH4N2O2 blootgestel is, het nie liggaamsgroei getoon nie, anders as die kontrolegroep (3M).
Die volgende fase van die studie was 'n gedetailleerde studie van die vertakkende tentakels van jellievisse ten einde die aanname te bevestig dat plaaslike selproliferasie in die tentakels bydra tot hul morfogenese.
Beeld #4: Effek van plaaslike verspreiding op die groei en vertakking van jellievistentakels.
Die tentakels van 'n jong jellievis het een tak, maar met verloop van tyd neem hulle getal toe. Onder laboratoriumtoestande het vertakking 3 keer toegeneem op die negende dag van waarnemings (4A и 4S).
Weereens, wanneer CH4N2O2 gebruik is, is vertakking van die tentakels nie waargeneem nie, en daar was net een tak (4B и 4C). Vreemd genoeg het die verwydering van CH4N2O2 uit die liggaam van jellievis die proses van vertakking van die tentakels herstel, wat die omkeerbaarheid van dwelmintervensie aandui. Hierdie waarnemings dui duidelik die belangrikheid van proliferasie vir tentakelontwikkeling aan.
Cnidaria sal nie cnidarians wees sonder nematosiete (cnidocytes, d.w.s. cnidarians). By die jellievisspesie Clytia hemisphaerica voorsien stamselle in die bolle van die tentakels nematosiste aan die punte van die tentakels juis deur selproliferasie. Natuurlik het wetenskaplikes besluit om hierdie stelling te toets.
Om enige assosiasie tussen nematosiste en proliferasie op te spoor, is 'n kernkleuring gebruik wat poli-γ-glutamaat kan merk wat in die nematosistwand gesintetiseer is (DAPI, dws 4',6-diamidino-2-fenilindool).
Poli-γ-glutamaatkleuring het dit moontlik gemaak om die grootte van nematosiete te skat, wat wissel van 2 tot 110 μm2 (4D-4G). 'n Aantal leë nematosiste is ook opgespoor, d.w.s. sulke nematosiete was uitgeput (4D-4G).
Proliferasie-aktiwiteit in jellievistentakels is getoets deur leemtes in nematosiete te ondersoek nadat die selsiklus met CH4N2O2 geblokkeer is. Die proporsie leë nematosiete by jellievisse na mediese ingryping was hoër as in die kontrolegroep: 11.4% ± 2.0% in jellievisse uit die kontrolegroep en 19.7% ± 2.0% in jellievisse met CH4N2O2 (4D-4G и 4H). Daarom, selfs na uitputting, word nematosiete steeds aktief van proliferasievoorloperselle voorsien, wat die invloed van hierdie proses nie net op die ontwikkeling van tentakels bevestig nie, maar ook op nematogenese daarin.
Die interessantste stadium was die studie van die regeneratiewe vermoëns van jellievisse. Gegewe die hoë konsentrasie van proliferatiewe selle in die tentakelbol in volwasse jellievisse Cladonema, het wetenskaplikes besluit om die herlewing van die tentakels te bestudeer.
Beeld #5: Effek van verspreiding op tentakelherlewing.
Na disseksie van die tentakels by die basis, is 'n regenerasieproses waargeneem (5A-5D). Gedurende die eerste 24 uur het genesing plaasgevind in die area van die insnyding (5B). Op die tweede dag van waarnemings het die punt begin verleng en vertakkings verskyn (5S). Op die vyfde dag was die tentakel heeltemal vertak (5D), daarom kan tentakelregenerasie normale tentakelmorfogenese volg na verlenging.
Om die aanvanklike stadium van wedergeboorte beter te verstaan, het die wetenskaplikes die verspreiding van prolifererende selle ontleed deur PH3-kleuring te gebruik om mitotiese selle te visualiseer.
Terwyl delende selle dikwels naby die geamputeerde area waargeneem is, is mitotiese selle versprei in ongesnyde tentakelvormige beheerbolle (5E и 5F).
Kwantifisering van PH3-positiewe selle teenwoordig in tentakelbolle het 'n beduidende toename in PH3-positiewe selle in tentakelbolle by geamputeerdes aan die lig gebring in vergelyking met kontroles (5G). As gevolgtrekking gaan die aanvanklike regeneratiewe prosesse gepaard met 'n aktiewe toename in selproliferasie in die tentakelbolle.
Die invloed van proliferasie op regenerasie is geverifieer deur die selle met CH4N2O2 te blokkeer nadat die tentakel afgesny is. In die kontrolegroep het die verlenging van die tentakel na die amputasie daarvan normaal plaasgevind, soos verwag. In die CH4N2O2-groep was daar egter geen verlenging ten spyte van normale wondgenesing (5H). Met ander woorde, genesing sal in elk geval plaasvind, maar proliferasie is nodig vir behoorlike herlewing van die tentakel.
Uiteindelik het wetenskaplikes besluit om proliferasie in ander soorte jellievisse te bestudeer, naamlik in Cytaeis и Rathkea.
Beeld #6: Vergelyking van verspreiding in Cytaeis (links) en Rathkea (regs) jellievisse.
У Cytaeis medusa EdU-positiewe selle is waargeneem in die manubrium, tentakelbolle en in die boonste gedeelte van die sambreel (6A и 6V). Ligging van geïdentifiseerde PH3-positiewe selle in Cytaeis baie soortgelyk aan Cladonemadaar is egter 'n paar verskille (6C и 6D). Maar by Rathkea EdU-positiewe en PH3-positiewe selle is byna uitsluitlik gevind in die gebied van die manubrium en tentakelbolle (6E-6H).
Dit is ook eienaardig dat prolifererende selle dikwels in die niere van jellievisse opgespoor is Rathkea (6E-6G), wat die ongeslagtelike voortplanting van hierdie spesie weerspieël.
Gegewe die inligting wat verkry is, kan aanvaar word dat selproliferasie in tentakelbolle nie net in een soort jellievisse voorkom nie, hoewel daar verskille is as gevolg van die verskil in fisiologie en morfologie.
Vir 'n meer gedetailleerde kennismaking met die nuanses van die studie, beveel ek aan om na te kyk .
Epiloog
Een van my gunsteling literêre karakters is Hercule Poirot. Die skerpsinnige speurder het altyd spesiale aandag gegee aan klein besonderhede wat vir ander onbelangrik gelyk het. Wetenskaplikes is baie soos speurders wat al die bewyse versamel wat hulle kan vind om al die vrae van die ondersoek te beantwoord en die "skuldige" uit te vind.
Maak nie saak hoe voor die hand liggend dit mag klink nie, maar die herlewing van jellievisselle hou direk verband met proliferasie - 'n integrale proses in die ontwikkeling van selle, weefsels en as gevolg daarvan die hele organisme. 'n Meer noukeurige studie van hierdie omvattende proses sal 'n beter begrip van die molekulêre meganismes wat dit onderlê moontlik maak, wat op sy beurt nie net die omvang van ons kennis sal uitbrei nie, maar ook ons lewens direk sal beïnvloed.
Vrydag buitekant:
Die opmars van die Aurelia-jellievis, versteur deur 'n roofdier met die ongewone naam "gebraaide eier-jellievis", d.w.s. roereier-jellievis (Planet Earth, voice-over - David Attenborough).
Dit is nie van toepassing op jellievisse nie, maar hierdie diepsee-dier (pelikaanvormige grootbek) is nie so dikwels moontlik om te fotografeer nie (die reaksie van navorsers is bloot aangrypend).
Dankie vir die kyk, bly nuuskierig en lekker naweek vir almal! 🙂
Dankie dat jy by ons gebly het. Hou jy van ons artikels? Wil jy meer interessante inhoud sien? Ondersteun ons deur 'n bestelling te plaas of by vriende aan te beveel, 30% afslag vir Habr-gebruikers op 'n unieke analoog van intreevlakbedieners, wat deur ons vir jou uitgevind is: (beskikbaar met RAID1 en RAID10, tot 24 kerne en tot 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 keer goedkoper? Net hier in Nederland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - vanaf $99! Lees van
Bron: will.com