Wolverine, Deadpool və Medusa arasında ortaq nə var? Onların hamısının heyrətamiz xüsusiyyəti var - regenerasiya. Əlbəttə ki, komikslərdə və filmlərdə çox məhdud sayda real canlı orqanizmlər arasında ümumi olan bu qabiliyyət bir qədər (və bəzən çox) şişirdilsə də, kifayət qədər real olaraq qalır. Və nəyin real olduğunu izah etmək olar, Tohoku Universitetinin (Yaponiya) alimləri yeni araşdırmalarında bunu etməyə qərar verdilər. Meduzanın bədənində hansı hüceyrə prosesləri regenerasiya ilə bağlıdır, bu proses necə gedir və bu jele kimi canlıların başqa hansı super gücləri var? Bu barədə bizə araşdırma qrupunun hesabatı məlumat verəcək. Get.
Tədqiqat bazası
Hər şeydən əvvəl elm adamları niyə diqqətlərini meduzalara yönəltmək qərarına gəldiklərini izah edirlər. Fakt budur ki, biologiya sahəsində tədqiqatların əksəriyyəti model orqanizmlər deyilənlərin iştirakı ilə aparılır: siçanlar, meyvə milçəkləri, qurdlar, balıqlar və s. Ancaq planetimizdə milyonlarla növ var, hər biri bu və ya digər unikal qabiliyyətə malikdir. Odur ki, yalnız bir növü öyrənməklə hüceyrənin bərpası prosesini tam qiymətləndirmək və tədqiq olunan mexanizmin Yer üzündəki bütün canlılar üçün ümumi olacağını güman etmək mümkün deyil.
Meduzalara gəlincə, bu canlılar təkcə zahiri görünüşü ilə alimlərin diqqətini cəlb etməyə bilməyən unikallığından danışırlar. Buna görə də, tədqiqatın özünün parçalanmasına davam etməzdən əvvəl onun əsas xarakteri ilə tanış oldum.
Əvvəllər məxluq adlandırdığımız "meduza" sözü əslində alt növdən yalnız sancının həyat dövrünün mərhələsini ifadə edir. medusozoa. Cnidaria, bədənlərində ov və özünümüdafiə üçün istifadə olunan sancma hüceyrələrinin (cnidocyte) olması səbəbindən belə qeyri-adi bir ad aldı. Sadə dillə desək, meduza sizi sancdıqda, bu hüceyrələrə ağrı və iztirablara görə təşəkkür edə bilərsiniz.
Cnidocytes cnidocyst ehtiva edir, hüceyrədaxili orqanoid "sandırma" təsirindən məsuldur. Görünüşünə və müvafiq olaraq tətbiq üsuluna görə, bir neçə növ cnidositlər fərqlənir, bunlar arasında ayırd edə bilərik:
- penetrantlar - qurbanın və ya cinayətkarın bədənini nizə kimi deşən, neyrotoksin yeridən uclu ucları olan saplar;
- glutinantlar - qurbanı əhatə edən yapışqan və uzun iplər (ən xoş qucaqlar deyil);
- Volventlər qurbanın asanlıqla qarışa biləcəyi qısa iplərdir.
Bu cür qeyri-standart silahlar meduzaların zərif olmasına baxmayaraq, xüsusilə çevik canlılar olmaması ilə izah olunur. Yırtıcının bədəninə daxil olan neyrotoksin onu dərhal iflic edir ki, bu da meduzaya nahar fasiləsi üçün çox vaxt verir.
Uğurlu ovdan sonra Medusa.
Qeyri-adi ov və müdafiə üsuluna əlavə olaraq, meduzalar çox qeyri-adi çoxalmağa malikdirlər. Kişilər spermatozoid, dişilər isə yumurta əmələ gətirir, onların birləşməsindən sonra dibinə çökən planulalar (larvalar) əmələ gəlir. Bir müddət sonra sürfədən bir polip böyüyür, ondan yetkinliyə çatdıqdan sonra gənc meduza sözün həqiqi mənasında qopur (əslində qönçələnmə baş verir). Beləliklə, həyat dövrünün bir neçə mərhələsi var ki, onlardan biri meduza və ya meduza nəslidir.
Tüklü siyanür, “aslan yal” kimi də tanınır.
Tüklü siyaniddən ovçuluğun səmərəliliyini necə artıracağını soruşsalar, o cavab verəcəkdi - daha çox tentacles. Onların cəmi 60-a yaxını var (qübbənin hər küncündə 15 çadırdan ibarət salxımlar). Bundan əlavə, bu meduza növü ən böyük hesab olunur, çünki günbəzin diametri 2 metrə çata bilər və ov zamanı çadırlar 20 metrə qədər uzana bilər. Yaxşısı budur ki, bu növ xüsusilə "zəhərli" deyil, buna görə də insanlar üçün ölümcül deyil.
Dəniz arısı da öz növbəsində kəmiyyətə keyfiyyət qatacaqdı. Bu meduza növü də günbəzin dörd küncünün hər birində 15 tentacles (3 m uzunluğunda) var, lakin onların zəhəri böyük ölçülü bir qohumun zəhərindən dəfələrlə güclüdür. Dəniz arısının bədənindəki neyrotoksinin 60 dəqiqə ərzində 3 nəfəri öldürməyə kifayət etdiyi güman edilir. Bu tufan Şimali Avstraliya və Yeni Zelandiyanın sahil zonasında yaşayır. 1884-cü ildən 1996-cı ilə qədər olan məlumatlara görə, Avstraliyada 63 nəfər öldü, lakin bu məlumatlar qeyri-dəqiq ola bilər və bir insanla dəniz arısı arasında ölümcül qarşılaşmaların sayı daha çox ola bilər. Bununla belə, 1991-2004-cü illərin məlumatlarına görə, 225 hadisə arasında qurbanların yalnız 8% -i xəstəxanaya yerləşdirilib, onların arasında bir ölümcül nəticə (üç yaşlı uşaq) olub.
Dəniz yosunu
İndi bugünkü araşdırmamıza qayıdın.
Hüceyrə nöqteyi-nəzərindən hər hansı bir orqanizmin bütün həyatının ən mühüm prosesi hüceyrə proliferasiyasıdır - hüceyrələrin bölünərək çoxalması yolu ilə bədən toxumalarının böyüməsi prosesi. Orqanizmin böyüməsi zamanı bu proses bədən ölçüsünün artımını tənzimləyir. Bədən tam formalaşdıqda isə çoxalmaqda olan hüceyrələr hüceyrələrin fizioloji mübadiləsini və zədələnmişlərin yeniləri ilə əvəzlənməsini tənzimləyir.
Çoxhüceyrəli orqanizmlərin inkişafının ikitərəfli və erkən qollarının əlaqəli qrupu olan Cnidaria uzun illər təkamül proseslərini öyrənmək üçün istifadə edilmişdir. Buna görə də, cnidarians çoxalma baxımından istisna deyil. Məsələn, dəniz anemonunun embrion inkişafı zamanı Nematostella vectensis hüceyrə proliferasiyası epitelin təşkili ilə əlaqələndirilir və tentacles inkişafında iştirak edir.
Nematostella vectensis
Digər şeylər arasında, cnidarians, artıq bildiyimiz kimi, bərpaedici qabiliyyətləri ilə tanınır. Hidra polipləri (hidroid sinfindən olan şirin suda oturan koelenteratların cinsi) yüz illərdir tədqiqatçılar arasında ən populyar hesab olunur. Ölən hüceyrələr tərəfindən aktivləşdirilən proliferasiya, bazal hidra başının bərpası prosesinə başlayır. Bu məxluqun adı özünün bərpası ilə tanınan mifik bir məxluqa - Herkulesin məğlub edə bildiyi Lernean Hidrasına işarə edir.
Regenerativ qabiliyyətlərin proliferasiya ilə əlaqələndirilməsinə baxmayaraq, orqanizmin inkişafının müxtəlif mərhələlərində bu hüceyrə prosesinin normal şəraitdə necə getdiyi dəqiq olaraq qeyri-müəyyən olaraq qalır.
İki çoxalma mərhələsindən (vegetativ və cinsi) ibarət mürəkkəb həyat dövrünə malik olan meduza çoxalmanı öyrənmək üçün əla model rolunu oynayır.
Bu işdə əsas tədqiq olunan fərd rolunu Cladonema pacificum növünün meduzaları oynamışdır. Bu növ Yaponiya sahillərində yaşayır. Başlanğıcda, bu meduza yetkin bir insana qədər inkişaf zamanı budaqlanmağa başlayan və ölçüləri (bütün bədən kimi) artmağa başlayan 9 əsas çadıra malikdir. Bu xüsusiyyət bu prosesdə iştirak edən bütün mexanizmləri ətraflı öyrənməyə imkan verir.
Əlavə olaraq Sakit okean kladonema Tədqiqat digər meduza növlərinə də baxıb: Cytaeis uchidae и Rathkea octopunctata.
Tədqiqatın nəticələri
Cladonema medusa-da hüceyrə proliferasiyasının məkan modelini başa düşmək üçün elm adamları 5-etinil-2'-deoksiuridin (EdU) boyasından istifadə etdilər. S-fazası* və ya artıq onu keçmiş hüceyrələr.
S-fazası* DNT replikasiyasının baş verdiyi hüceyrə dövrünün mərhələsi.
Bunu nəzərə alaraq Kladonema ölçüdə kəskin şəkildə böyüyür və inkişaf zamanı çadırların budaqlanmasını nümayiş etdirir (1A-1C), proliferasiya edən hüceyrələrin paylanması yetkinlik dövründə dəyişə bilər.
Şəkil №1: Gənc Kladonemada hüceyrə proliferasiyasının xüsusiyyətləri.
Bu xüsusiyyətinə görə həm gənc (1-ci gün), həm də yetkin (45-ci gün) meduzalarda hüceyrə çoxalma mexanizmini öyrənmək mümkün olmuşdur.
Gənc meduzalarda, EU-ya məruz qalma vaxtından asılı olmayaraq, çətir, manubrium (meduzalarda ağızın dəstəkləyici orqanı) və çadırlar da daxil olmaqla bütün bədəndə çoxlu sayda EdU-müsbət hüceyrələr aşkar edilmişdir.1D-1K и 1N-1O, EdU: 20 saatdan sonra 24 µM (mikromolyar).
Manubriumda bir neçə EU-müsbət hüceyrə tapıldı (1F и 1G), lakin çətirdə onların paylanması çox vahid idi, xüsusən də çətirin xarici qabığında (çətir, 1H-1K). Tentacles, EdU-müsbət hüceyrələr yüksək qruplaşdırılıb (1N). Mitotik markerin (PH3 antikoru) istifadəsi EdU-müsbət hüceyrələrin çoxalmaqda olan hüceyrələrin olduğunu yoxlamağa imkan verdi. PH3-müsbət hüceyrələr həm çətirdə, həm də tentacle lampasında aşkar edilmişdir (1L и 1P).
Çadırlarda mitotik hüceyrələr əsasən ektodermada aşkar edilmişdir (1P), çətirdə çoxalan hüceyrələr səth qatında yerləşdiyi halda (1M).
Şəkil #2: Cinsi yetkin Kladonemada hüceyrə çoxalmasının xüsusiyyətləri.
Yeniyetmələrdə olduğu kimi, yetkin fərdlərdə də bütün bədəndə çoxlu sayda EdU-müsbət hüceyrələr aşkar edilmişdir. Çətirdə EdU-müsbət hüceyrələr daha tez-tez aşağı təbəqədən daha çox səth təbəqəsində yerləşirdi, bu da yeniyetmələrdə müşahidələrə bənzəyir (2A-2D).
Ancaq çadırlarda vəziyyət bir qədər fərqli idi. EU-müsbət hüceyrələr çadırın (ampul) altında toplanmışdır, burada lampanın hər iki tərəfində iki çoxluq aşkar edilmişdir (2E и 2F). Gənc fərdlərdə də oxşar qruplar müşahidə edilmişdir (1N), yəni. çadırların ampülləri medusoid mərhələsində əsas yayılma zonası ola bilər. Maraqlıdır ki, böyüklərin manubriumunda EU-müsbət hüceyrələrin sayı gənclərə nisbətən xeyli çox idi (2G и 2H).
Aralıq nəticə ondan ibarətdir ki, hüceyrə proliferasiyası meduza çətirində bərabər şəkildə baş verə bilər və çadırlarda bu proses çox lokallaşdırılmışdır. Buna görə də güman etmək olar ki, vahid hüceyrə çoxalması bədənin böyüməsini və toxuma homeostazını idarə edə bilər, çəngəl lampalarının yaxınlığında çoxalmış hüceyrələrin klasterləri isə çadır morfogenezində iştirak edir.
Bədənin inkişafı baxımından, proliferasiya bədənin böyüməsində mühüm rol oynayır.
Şəkil №3: Meduza bədəninin böyüməsində yayılmasının əhəmiyyəti.
Bunu praktikada yoxlamaq üçün alimlər gənc fərdlərdən başlayaraq meduzaların bədəninin böyüməsini izlədilər. Meduza gövdəsinin ölçüsünü qübbəsi ilə təyin etmək ən asandır, çünki o, bütün bədənə bərabər və düz mütənasib olaraq böyüyür.
Laboratoriya şəraitində normal qidalanma zamanı günbəzin ölçüsü ilk 54.8 saat ərzində 24 ± 0.62 mm0.02-dən 2 ± 0.96 mm0.02-ə qədər kəskin şəkildə 2% artır. Növbəti 5 günlük müşahidələr ərzində ölçü yavaş-yavaş və rəvan şəkildə 0.98 ± 0.03 mm2-ə qədər artdı (3A-3S).
Yeməkdən məhrum olan digər qrupdan olan meduzalar böyüməyib, əksinə azalıblar (qrafikdə qırmızı xətt 3S). Ac meduzaların hüceyrə analizi çox az sayda EU hüceyrələrinin olduğunu göstərdi: nəzarət qrupundakı meduzalarda 1240.6 ± 214.3 və ac olanlarda 433.6 ± 133 (3D-3H). Bu müşahidə qidalanmanın yayılma prosesinə birbaşa təsir etdiyinə birbaşa sübut ola bilər.
Bu fərziyyəni yoxlamaq üçün elm adamları farmakoloji analiz aparıblar və bu analiz zamanı hüceyrə dövrünün G4 həbsinə səbəb olan inhibitoru olan hidroksikarbamiddən (CH2N2O1) istifadə edərək hüceyrə dövrünün irəliləməsini bloklayıblar. Bu müdaxilə nəticəsində əvvəllər EdU istifadə edərək aşkar edilmiş S-faza hüceyrələri yox oldu (3I-3L). Beləliklə, CH4N2O2-ə məruz qalan meduza, nəzarət qrupundan fərqli olaraq bədən böyüməsini göstərmədi (3M).
Tədqiqatın növbəti mərhələsi, çadırlarda yerli hüceyrə çoxalmasının onların morfogenezinə töhfə verdiyi fərziyyəsini təsdiqləmək üçün meduzaların budaqlanan çadırlarının ətraflı tədqiqi idi.
Şəkil №4: Yerli yayılmasının meduza çəngəllərinin böyüməsi və budaqlanmasına təsiri.
Gənc meduzaların çadırlarında bir budaq var, lakin zaman keçdikcə onların sayı artır. Laboratoriya şəraitində budaqlanma müşahidələrin doqquzuncu günündə 3 dəfə artmışdır (4A и 4S).
Yenə CH4N2O2 istifadə edərkən çadırların budaqlanması müşahidə olunmadı və yalnız bir budaq var idi (4B и 4C). Maraqlıdır ki, meduzanın bədənindən CH4N2O2-nin çıxarılması çadırların budaqlanması prosesini bərpa etdi, bu da dərman müdaxiləsinin geri dönməzliyini göstərir. Bu müşahidələr tentacle inkişafı üçün çoxalmanın vacibliyini açıq şəkildə göstərir.
Cnidaria nematositlər (cnidocytes, yəni cnidarians) olmadan cnidarians olmazdı. Clytia hemisphaerica meduza növündə, çadırların soğanaqlarındakı kök hüceyrələr, hüceyrələrin çoxalması ilə çadırların uclarına nematosistlər verir. Təbii ki, elm adamları bu ifadəni sınaqdan keçirmək qərarına gəldilər.
Nematosistlər və yayılma arasında hər hansı əlaqəni aşkar etmək üçün nematosist divarında sintez edilmiş poli-γ-qlutamatı (DAPI, yəni 4',6-diamidino-2-fenilindol) qeyd edə bilən nüvə boyama boyasından istifadə edilmişdir.
Poli-γ-qlutamat boyaması 2 ilə 110 μm2 arasında dəyişən nematositlərin ölçüsünü qiymətləndirməyə imkan verdi (4D-4G). Bir sıra boş nematositlər də aşkar edildi, yəni belə nematositlər tükəndi (4D-4G).
Meduza çadırlarında yayılma aktivliyi CH4N2O2 ilə hüceyrə siklini blokladıqdan sonra nematositlərdəki boşluqların araşdırılması ilə sınaqdan keçirilmişdir. Tibbi müdaxilədən sonra meduzalarda boş nematositlərin nisbəti nəzarət qrupuna nisbətən daha yüksək idi: nəzarət qrupundan olan meduzalarda 11.4% ± 2.0% və CH19.7N2.0O4 olan meduzalarda 2% ± 2% (4D-4G и 4H). Buna görə də, tükəndikdən sonra da nematositlər proliferasiya prekursor hüceyrələri ilə aktiv şəkildə təmin olunmağa davam edir ki, bu da bu prosesin təkcə tentacles inkişafına deyil, həm də onlarda nematogenezə təsirini təsdiqləyir.
Ən maraqlı mərhələ meduzaların bərpaedici qabiliyyətlərinin öyrənilməsi idi. Yetkin meduzalarda tentacle lampasında proliferativ hüceyrələrin yüksək konsentrasiyası nəzərə alınmaqla Kladonema, alimlər tentacles regenerasiya araşdırmaq qərarına gəlib.
Şəkil №5: Proliferasiyanın tentacle bərpasına təsiri.
Bazadakı çadırların parçalanmasından sonra regenerasiya prosesi müşahidə edildi (5A-5D). İlk 24 saat ərzində kəsik sahəsində şəfa meydana gəldi (5B). Müşahidələrin ikinci günündə uc uzanmağa başladı və budaqlar göründü (5S). Beşinci gün çadır tam budaqlandı (5D), buna görə də, uzanmadan sonra çadırın bərpası normal tentacle morfogenezinə uyğun ola bilər.
Regenerasiyanın ilkin mərhələsini daha yaxşı başa düşmək üçün elm adamları mitotik hüceyrələrin vizuallaşdırılması üçün PH3 boyanmasından istifadə edərək çoxalmış hüceyrələrin paylanmasını təhlil etdilər.
Bölünən hüceyrələr tez-tez amputasiya edilmiş ərazinin yaxınlığında müşahidə edilərkən, mitotik hüceyrələr kəsilməmiş çəngəlli nəzarət lampalarında səpələnmişdir (5E и 5F).
Çadır soğanaqlarında mövcud olan PH3-müsbət hüceyrələrin kəmiyyətinin müəyyən edilməsi, nəzarətlə müqayisədə amputasiya edilmiş xəstələrin çəngəl lampalarında PH3-müsbət hüceyrələrin əhəmiyyətli dərəcədə artdığını aşkar etdi (5G). Nəticə olaraq, ilkin regenerativ proseslər tentacle ampüllərində hüceyrə proliferasiyasının aktiv artması ilə müşayiət olunur.
Proliferasiyanın regenerasiyaya təsiri çadırı kəsdikdən sonra hüceyrələrin CH4N2O2 ilə bloklanması ilə təsdiq edilmişdir. Nəzarət qrupunda, amputasiyadan sonra çadırın uzanması gözlənildiyi kimi normal olaraq baş verdi. Lakin CH4N2O2 qrupunda normal yara iyileşmesine baxmayaraq uzanma yox idi (5H). Başqa sözlə, şəfa hər halda baş verəcək, lakin çadırın düzgün bərpası üçün yayılma lazımdır.
Nəhayət, elm adamları meduzaların digər növlərində, xüsusən də meduzalarda çoxalmanı araşdırmaq qərarına gəldilər Cytaeis и Rathkea.
Şəkil №6: Cytaeis (solda) və Rathkea (sağda) meduzalarda yayılmanın müqayisəsi.
У Cytaeis medusa EdU-müsbət hüceyrələr manubriumda, tentacle lampasında və çətirin yuxarı hissəsində müşahidə edildi (6A и 6V). Müəyyən edilmiş PH3-müsbət hüceyrələrin yeri Cytaeis çox oxşardır Kladonema, lakin bəzi fərqlər var (6C и 6D). Amma saat Rathkea EU-müsbət və PH3-müsbət hüceyrələr demək olar ki, yalnız manubrium və tentacle lampa bölgəsində tapıldı (6E-6H).
Meduzaların böyrəklərində çoxalmış hüceyrələrin tez-tez aşkar edilməsi də maraqlıdır Rathkea (6E-6G), bu növün aseksual çoxalmasını əks etdirir.
Əldə edilən məlumatları nəzərə alaraq, fiziologiya və morfologiyadakı fərqlərə görə fərqlər olmasına baxmayaraq, hüceyrə çoxalmasının təkcə meduzaların bir növündə deyil, tentacle lampalarında baş verdiyini güman etmək olar.
Tədqiqatın nüansları ilə daha ətraflı tanış olmaq üçün baxmağı məsləhət görürəm .
Epiloq
Ən çox sevdiyim ədəbi personajlardan biri Herkül Puarodur. Ağıllı detektiv həmişə başqaları üçün əhəmiyyətsiz görünən xırda detallara xüsusi diqqət yetirirdi. Alimlər istintaqın bütün suallarına cavab vermək və "günahkarı" tapmaq üçün tapa biləcəkləri bütün sübutları toplayan detektivlərə çox bənzəyirlər.
Nə qədər açıq səslənsə də, meduza hüceyrələrinin bərpası birbaşa proliferasiya ilə bağlıdır - hüceyrələrin, toxumaların və nəticədə bütün orqanizmin inkişafında ayrılmaz bir prosesdir. Bu hərtərəfli prosesin daha dəqiq tədqiqi onun əsasında duran molekulyar mexanizmləri daha yaxşı başa düşməyə imkan verəcək ki, bu da öz növbəsində nəinki biliklərimizin dairəsini genişləndirəcək, həm də həyatımıza birbaşa təsir edəcək.
Cümədən kənar:
"Qızardılmış yumurta meduza" adlı qeyri-adi bir yırtıcı tərəfindən narahat olan Aurelia meduzasının gedişi, yəni. qaynadılmış yumurta meduza (Planet Earth, səsli - David Attenborough).
Bu meduzalara aid deyil, lakin bu dərin dəniz məxluqunun (qutanşəkilli iri ağız) fotoşəkilini çəkmək o qədər də mümkün deyil (tədqiqatçıların reaksiyası sadəcə toxunur).
İzlədiyiniz üçün təşəkkür edirik, maraqlanın və hər kəsə gözəl həftə sonu keçirin! 🙂
Bizimlə qaldığınız üçün təşəkkür edirik. Məqalələrimiz xoşunuza gəlirmi? Daha maraqlı məzmun görmək istəyirsiniz? Sifariş verməklə və ya dostlarınıza tövsiyə etməklə bizə dəstək olun, Bizim tərəfimizdən sizin üçün ixtira edilmiş giriş səviyyəli serverlərin unikal analoquna Habr istifadəçiləri üçün 30% endirim: (RAID1 və RAID10, 24 nüvəyə qədər və 40 GB DDR4 ilə mövcuddur).
Dell R730xd 2 dəfə ucuzdur? Yalnız burada Hollandiyada! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 dollardan! haqqında oxuyun
Mənbə: www.habr.com