Beth sydd gan Wolverine, Deadpool a Jellyfish yn gyffredin? Mae gan bob un ohonynt nodwedd anhygoel - adfywio. Wrth gwrs, mewn comics a ffilmiau, mae'r gallu hwn, sy'n gyffredin ymhlith nifer gyfyngedig iawn o organebau byw go iawn, wedi'i orliwio ychydig (ac weithiau'n fawr), ond mae'n parhau i fod yn real iawn. A gellir esbonio'r hyn sy'n real, sef yr hyn y penderfynodd gwyddonwyr o Brifysgol Tohoku (Japan) ei wneud yn eu hastudiaeth newydd. Pa brosesau cellog yng nghorff sglefrod môr sy'n gysylltiedig ag adfywio, sut mae'r broses hon yn mynd rhagddi, a pha uwch-bwerau eraill sydd gan y creaduriaid tebyg i jeli hyn? Bydd adroddiad y grŵp ymchwil yn dweud wrthym am hyn. Ewch.
Sail ymchwil
Yn gyntaf oll, mae gwyddonwyr yn esbonio pam y penderfynon nhw ganolbwyntio eu sylw ar slefrod môr. Y ffaith yw bod y rhan fwyaf o ymchwil ym maes bioleg yn cael ei wneud gyda chyfranogiad organebau model fel y'u gelwir: llygod, pryfed ffrwythau, mwydod, pysgod, ac ati. Ond mae ein planed yn gartref i filiynau o rywogaethau, ac mae gan bob un ohonynt allu unigryw. O ganlyniad, mae'n amhosibl gwerthuso'r broses o adfywio cellog yn llawn trwy astudio un rhywogaeth yn unig, a thybio y bydd y mecanwaith a astudiwyd yn gyffredin i bob creadur ar y Ddaear.
O ran slefrod môr, mae'r creaduriaid hyn, yn ôl eu hymddangosiad, yn siarad am eu natur unigryw, na allant ond denu sylw gwyddonwyr. Felly, cyn dechrau dyrannu’r ymchwil ei hun, cyfarfûm â’i brif gymeriad.
Mae'r gair “sglefrod môr,” yr ydym wedi arfer â galw'r creadur fel y cyfryw, mewn gwirionedd yn cyfeirio'n unig at gam cylch bywyd yr isdeip cnidarian medwsoa. Derbyniodd Cnidariaid enw mor anarferol oherwydd presenoldeb celloedd pigo (cnidocytes) yn eu cyrff, a ddefnyddir ar gyfer hela a hunan-amddiffyn. Yn syml, pan fyddwch chi'n cael eich pigo gan slefren fôr, gallwch chi ddiolch i'r celloedd hyn am y boen a'r dioddefaint.
Mae cnidocytes yn cynnwys cnidocysts, organyn mewngellol sy'n gyfrifol am yr effaith “bigo”. Yn ôl eu hymddangosiad ac, yn unol â hynny, y dull cymhwyso, mae sawl math o cnidocytes yn cael eu gwahaniaethu, ymhlith y rhain mae:
- treiddiadau - edafedd gyda pennau pigfain sy'n tyllu corff y dioddefwr neu'r troseddwr fel gwaywffyn, gan chwistrellu niwrotocsin;
- glutinants - edafedd gludiog a hir sy'n gorchuddio'r dioddefwr (nid y cwtsh mwyaf dymunol);
- llinynnau byr yw volvents lle gall y dioddefwr yn hawdd ymgolli ynddynt.
Mae arfau ansafonol o'r fath yn cael eu hesbonio gan y ffaith nad yw slefrod môr, er yn osgeiddig, yn greaduriaid arbennig o heini. Mae'r niwrotocsin sy'n mynd i mewn i gorff yr ysglyfaeth yn ei barlysu ar unwaith, sy'n rhoi llawer o amser i'r slefren fôr am amser cinio.
Slefrod môr ar ôl helfa lwyddiannus.
Yn ogystal â'u dull anarferol o hela ac amddiffyn, mae gan slefrod môr atgenhedlu anarferol iawn. Mae gwrywod yn cynhyrchu sberm, a benywod yn cynhyrchu wyau, ac ar ôl yr ymasiad mae planulae (larfa) yn cael ei ffurfio, gan setlo ar y gwaelod. Ar ôl ychydig, mae polyp yn tyfu o'r larfa, ac o hynny, ar ôl cyrraedd aeddfedrwydd, mae slefrod môr ifanc yn torri i ffwrdd yn llythrennol (mewn gwirionedd, mae egin yn digwydd). Felly, mae sawl cam o'r cylch bywyd, ac un ohonynt yw'r genhedlaeth sglefrod môr neu medusoid.
Cyanea blewog, a elwir hefyd yn fwng llew.
Pe bai'r cyanea blewog yn cael ei ofyn sut i gynyddu effeithlonrwydd hela, byddai'n ateb - mwy o tentaclau. Mae tua 60 ohonyn nhw i gyd (clystyrau o 15 tentacl ym mhob cornel o'r gromen). Yn ogystal, ystyrir mai'r math hwn o slefrod môr yw'r mwyaf, oherwydd gall diamedr y gromen gyrraedd 2 fetr, a gall y tentaclau ymestyn hyd at 20 metr wrth hela. Yn ffodus, nid yw'r rhywogaeth hon yn arbennig o “wenwynig” ac felly nid yw'n angheuol i bobl.
Byddai cacwn y môr, yn ei dro, yn ychwanegu ansawdd at faint. Mae gan y math hwn o slefren fôr hefyd 15 tentacl (3 m o hyd) ar bob un o bedair cornel y gromen, ond mae eu gwenwyn lawer gwaith yn gryfach na gwenwyn ei berthynas fawr. Y gred yw bod gan y gwenyn meirch ddigon o niwrotocsin i ladd 60 o bobol mewn 3 munud. Mae'r storm fellt a tharanau hon o'r moroedd yn byw ym mharth arfordirol gogledd Awstralia a Seland Newydd. Yn ôl data o 1884 i 1996, bu farw 63 o bobl yn Awstralia, ond gall y data hyn fod yn anghywir, a gall nifer y cyfarfyddiadau angheuol rhwng bodau dynol a gwenyn meirch y môr fod yn llawer uwch. Fodd bynnag, yn ôl data ar gyfer 1991-2004, ymhlith 225 o achosion, dim ond 8% o ddioddefwyr oedd yn yr ysbyty, gan gynnwys un farwolaeth (plentyn tair oed).
Gwenyn y môr
Nawr, gadewch i ni fynd yn ôl at yr astudiaeth rydyn ni'n edrych arni heddiw.
O safbwynt celloedd, y broses bwysicaf ym mywyd cyfan unrhyw organeb yw amlhau celloedd - proses twf meinweoedd y corff trwy atgenhedlu celloedd trwy rannu. Yn ystod twf y corff, mae'r broses hon yn rheoleiddio'r cynnydd ym maint y corff. A phan fydd y corff wedi'i ffurfio'n llawn, mae'r celloedd lluosogi yn rheoleiddio cyfnewid ffisiolegol celloedd a disodli rhai sydd wedi'u difrodi â rhai newydd.
Mae Cnidariaid, fel chwaer grŵp o bilateriaid a metazoiaid cynnar, wedi cael eu defnyddio i astudio prosesau esblygiadol ers blynyddoedd lawer. Felly, nid yw cnidarians yn eithriad o ran amlhau. Er enghraifft, yn ystod datblygiad embryonig yr anemoni môr Nematostella vectensis mae amlhau celloedd yn cael ei gydlynu â threfniadaeth epithelial ac mae'n ymwneud â datblygiad tentacl.
Nematostella vectensis
Ymhlith pethau eraill, mae cnidarians, fel y gwyddom eisoes, yn adnabyddus am eu galluoedd adfywiol. Mae hydra polypau (genws o coelenterates digoes dŵr croyw o'r dosbarth hydroid) wedi cael eu hystyried fel y rhai mwyaf poblogaidd ymhlith ymchwilwyr ers cannoedd o flynyddoedd. Mae amlhau, a weithredir gan gelloedd marw, yn sbarduno'r broses o adfywio pen gwaelodol yr hydra. Mae union enw'r creadur hwn yn cyfeirio at greadur chwedlonol sy'n adnabyddus am ei adfywio - y Lernaean Hydra, y llwyddodd Hercules i'w drechu.
Er bod galluoedd adfywiol wedi'u cysylltu ag amlhau, mae'n parhau i fod yn aneglur sut yn union y mae'r broses gellog hon yn digwydd o dan amodau arferol ar wahanol gamau o ddatblygiad organeb.
Mae slefrod môr, sydd â chylch bywyd cymhleth sy'n cynnwys dau gam o atgenhedlu (llystyfiant a rhywiol), yn fodel ardderchog ar gyfer astudio amlhau.
Yn y gwaith hwn, chwaraewyd rôl y prif unigolyn a astudiwyd gan sglefrod môr y rhywogaeth Cladonema pacificum. Mae'r rhywogaeth hon yn byw oddi ar arfordir Japan. I ddechrau, mae gan y slefrod môr hwn 9 prif tentaclau, sy'n dechrau canghennu a chynyddu mewn maint (fel y corff cyfan) yn ystod datblygiad i oedolyn. Mae'r nodwedd hon yn ein galluogi i astudio'n fanwl yr holl fecanweithiau sy'n rhan o'r broses hon.
Yn ogystal â Cladonema pacificum Edrychodd yr astudiaeth hefyd ar fathau eraill o slefrod môr: Cytaeis uchidae и Rathkea octopunctata.
Canlyniadau ymchwil
Er mwyn deall patrwm gofodol amlhau celloedd yn Cladonema medusa, defnyddiodd y gwyddonwyr staenio 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU), sy'n labelu celloedd yn cyfnod S* neu gelloedd sydd eisoes wedi ei basio.
cyfnod S* - cyfnod y gylchred gell lle mae atgynhyrchu DNA yn digwydd.
O ystyried hynny Cladonema cynyddu'n ddramatig mewn maint ac yn arddangos canghennog tentacl yn ystod datblygiad (1A-1C), gall dosbarthiad celloedd amlhau newid trwy gydol aeddfedu.
Delwedd Rhif 1: nodweddion amlhau celloedd mewn Cladonema ifanc.
Oherwydd y nodwedd hon, roedd yn bosibl astudio mecanwaith amlhau celloedd mewn slefrod môr ifanc (diwrnod 1) a rhywiol aeddfed (diwrnod 45).
Mewn slefrod môr ifanc, canfuwyd celloedd EdU-positif mewn niferoedd uchel ledled y corff, gan gynnwys yr umbel, manubrium (organ ategol ceudod y geg mewn slefrod môr), a tentaclau, waeth beth fo'r amser y daeth i gysylltiad ag EdU (1D-1K и 1N-1O, EdU: 20 µM (micromolar) ar ôl 24 awr).
Canfuwyd cryn dipyn o gelloedd EdU-positif yn y manubrium (1F и 1G), ond yn yr ambarél roedd eu dosbarthiad yn unffurf iawn, yn enwedig ym chragen allanol yr ymbarél (exumbrella, 1H-1K). Yn y tentaclau, roedd celloedd EdU-positif wedi'u clystyru'n fawr (1N). Roedd defnyddio marciwr mitotig (gwrthgorff PH3) yn ei gwneud hi'n bosibl gwirio bod celloedd EdU-positive yn amlhau celloedd. Canfuwyd celloedd PH3-positif yn yr ymbarél a'r bwlb tentacl (1L и 1P).
Yn y tentaclau, canfuwyd celloedd mitotig yn bennaf yn yr ectoderm (1P), tra yn yr ymbarél roedd y celloedd lluosogi wedi'u lleoli yn yr haen arwyneb (1M).
Delwedd Rhif 2: nodweddion amlhau celloedd mewn Cladonema aeddfed.
Mewn unigolion ifanc ac aeddfed, canfuwyd celloedd EdU-positif mewn niferoedd mawr ledled y corff. Yn yr umbel, canfuwyd celloedd EdU-positif yn amlach yn yr haen arwynebol nag yn yr haen isaf, sy'n debyg i arsylwadau ymhlith pobl ifanc (2A-2D).
Ond yn y tentaclau roedd y sefyllfa ychydig yn wahanol. Cronnodd celloedd EdU-positif ar waelod y tentacl (bwlb), lle canfuwyd dau glwstwr o boptu'r bwlb (2E и 2F). Mewn unigolion ifanc, gwelwyd croniadau tebyg hefyd (1N), h.y. efallai mai'r bylbiau tentacl yw'r prif faes amlhau trwy gydol y cyfnod medusoid. Mae'n rhyfedd bod nifer y celloedd EdU-positif yn y manubrium o oedolion sy'n oedolion yn sylweddol uwch nag mewn pobl ifanc (2G и 2H).
Y canlyniad canolradd yw y gall amlhau celloedd ddigwydd yn unffurf ym ambarél slefrod môr, ond yn y tentaclau mae'r broses hon yn lleol iawn. Felly, gellir tybio y gall amlhau celloedd unffurf reoli twf y corff a homeostasis meinwe, ond mae clystyrau o gelloedd amlhau ger bylbiau'r tentacl yn ymwneud â morffogenesis tentacl.
O ran datblygiad y corff ei hun, mae amlhau yn chwarae rhan bwysig yn nhwf y corff.
Delwedd #3: Pwysigrwydd amlhau yn y broses o dyfiant corff sglefrod môr.
Er mwyn profi hyn yn ymarferol, roedd gwyddonwyr yn monitro twf corff slefrod môr, gan ddechrau gydag unigolion ifanc. Mae'n haws pennu maint corff slefrod môr yn ôl ei gromen, gan ei fod yn tyfu'n gyfartal ac mewn cyfrannedd union â'r corff cyfan.
Gyda bwydo arferol mewn amodau labordy, mae maint y gromen yn cynyddu'n sydyn 54.8% yn ystod y 24 awr gyntaf - o 0.62 ± 0.02 mm2 i 0.96 ± 0.02 mm2. Dros y 5 diwrnod nesaf o arsylwi, cynyddodd y maint yn araf ac yn llyfn i 0.98 ± 0.03 mm2 (3A-3S).
Ni thyfodd slefrod môr o grŵp arall, a oedd yn amddifad o fwyd, ond fe giliodd (llinell goch ar y graff 3S). Dangosodd dadansoddiad cellog o slefrod môr newynog bresenoldeb nifer fach iawn o gelloedd EdU: 1240.6 ± 214.3 mewn slefrod môr o'r grŵp rheoli a 433.6 ± 133 mewn rhai sy'n newynu (3D-3H). Gall yr arsylwi hwn fod yn dystiolaeth uniongyrchol bod maeth yn dylanwadu'n uniongyrchol ar y broses amlhau.
I brofi'r ddamcaniaeth hon, cynhaliodd y gwyddonwyr asesiad ffarmacolegol lle gwnaethant rwystro dilyniant cylchred celloedd gan ddefnyddio hydroxyurea (CH4N2O2), atalydd cylchred celloedd sy'n achosi arestiad G1. O ganlyniad i'r ymyriad hwn, diflannodd y celloedd cyfnod S a ganfuwyd yn flaenorol gan ddefnyddio EdU (3I-3L). Felly, nid oedd slefrod môr a oedd yn agored i CH4N2O2 yn dangos twf corff, yn wahanol i'r grŵp rheoli (3M).
Cam nesaf yr astudiaeth oedd astudiaeth fanwl o dentaclau canghennog slefrod môr er mwyn cadarnhau'r dybiaeth bod toreth leol o gelloedd yn y tentaclau yn cyfrannu at eu morffogenesis.
Delwedd Rhif 4: effaith amlhau lleol ar dyfiant a changhennau tentaclau slefrod môr.
Mae gan dentaclau slefren fôr ifanc un gangen, ond dros amser mae eu nifer yn cynyddu. Mewn amodau labordy, cynyddodd canghennog 3 gwaith ar y nawfed diwrnod o arsylwi (4A и 4S).
Eto, pan ddefnyddiwyd CH4N2O2, ni sylwyd ar unrhyw gangen o'r tentaclau, ond dim ond un gangen (4B и 4C). Mae'n chwilfrydig bod tynnu CH4N2O2 o gorff y slefrod môr wedi adfer y broses o ganghennu'r tentaclau, sy'n dangos gwrthdroadwyedd ymyriad cyffuriau. Mae'r arsylwadau hyn yn dangos yn glir bwysigrwydd ymlediad ar gyfer datblygiad tentacl.
Ni fyddai cnidariaid yn cnidariaid heb nematocytes (cnidocytes, h.y., cnidariaid). Yn y rhywogaeth slefrod môr Clytia hemisphaerica, mae bôn-gelloedd yn y bylbiau tentacl yn cyflenwi nematocysts i flaenau'r tentaclau yn union oherwydd ymlediad celloedd. Yn naturiol, penderfynodd gwyddonwyr brofi'r datganiad hwn hefyd.
I ganfod unrhyw gysylltiad rhwng nematocysts ac amlhau, defnyddiwyd llifyn staenio niwclear sy'n gallu marcio poly-γ-glwtamad wedi'i syntheseiddio yn y wal nematocyst (DAPI, hy 4′,6-diamidino-2-phenylindole).
Roedd staenio poly-γ-glwtamad yn caniatáu i ni amcangyfrif maint nematocytes, yn amrywio o 2 i 110 μm2 (4D-4G). Nodwyd nifer o nematocystiau gwag hefyd, hynny yw, roedd nematocytau o'r fath wedi disbyddu (4D-4G).
Profwyd gweithgaredd amlhau mewn tentaclau slefrod môr trwy astudio gwagleoedd mewn nematocytes ar ôl blocio cylchredau celloedd gyda CH4N2O2. Roedd cyfran y nematocytes gwag mewn slefrod môr ar ôl ymyrraeth cyffuriau yn uwch nag yn y grŵp rheoli: 11.4% ± 2.0% mewn slefrod môr o'r grŵp rheoli a 19.7% ± 2.0% mewn slefrod môr gyda CH4N2O2 (4D-4G и 4H). O ganlyniad, hyd yn oed ar ôl blinder, mae nematocytes yn parhau i gael eu cyflenwi'n weithredol â chelloedd progenitor amlhau, sy'n cadarnhau dylanwad y broses hon nid yn unig ar ddatblygiad tentaclau, ond hefyd ar nematogenesis ynddynt.
Y cam mwyaf diddorol oedd yr astudiaeth o alluoedd adfywiol sglefrod môr. O ystyried y crynodiad uchel o gelloedd ymledol yn y bwlb tentacl o slefrod môr aeddfed Cladonema, penderfynodd gwyddonwyr astudio adfywiad tentaclau.
Delwedd Rhif 5: effaith amlhau ar adfywiad tentacl.
Ar ôl dyrannu'r tentaclau yn y gwaelod, gwelwyd proses adfywio (5A-5D). Yn ystod y 24 awr gyntaf, cafwyd iachâd yn ardal y toriad (5B). Ar ail ddiwrnod yr arsylwi, dechreuodd y blaen ymestyn ac ymddangosodd canghennau (5S). Ar y pumed dydd, roedd y tentacl wedi'i ganghennu'n llwyr (5D), felly, gall adfywiad tentacl ddilyn morffogenesis tentacl arferol ar ôl elongation.
Er mwyn astudio cam cychwynnol yr adfywiad yn well, dadansoddodd y gwyddonwyr ddosbarthiad celloedd amlhau gan ddefnyddio staen PH3 i ddelweddu celloedd mitotig.
Er bod celloedd wedi'u rhannu'n aml yn cael eu harsylwi ger yr ardal sydd wedi'i thorri i ffwrdd, roedd celloedd mitotig yn cael eu gwasgaru mewn bylbiau tentacl rheoli heb eu torri (5E и 5F).
Datgelodd meintioli celloedd PH3-positif a oedd yn bresennol yn y bylbiau tentacl gynnydd sylweddol mewn celloedd PH3-positif ym mylbiau tentaclau amputees o gymharu â rheolyddion (5G). I gloi, mae'r prosesau adfywiol cychwynnol yn cyd-fynd â chynnydd gweithredol mewn amlhau celloedd yn y bylbiau tentacl.
Profwyd effaith amlhau ar adfywio trwy rwystro celloedd â CH4N2O2 ar ôl torri'r tentacl i ffwrdd. Yn y grŵp rheoli, roedd elongation tentacle ar ôl trychiad yn digwydd fel arfer, yn ôl y disgwyl. Ond yn y grŵp y cymhwyswyd CH4N2O2 arno, ni ddigwyddodd ymestyniad, er gwaethaf iachâd clwyf arferol (5H). Mewn geiriau eraill, bydd iachâd yn digwydd beth bynnag, ond mae angen amlhau ar gyfer adfywio tentacl yn iawn.
Yn olaf, penderfynodd gwyddonwyr astudio lluosogrwydd mewn rhywogaethau eraill o slefrod môr, sef Cytaeis и Rathkea.
Delwedd #6: Cymhariaeth o doreth mewn slefrod môr Cytaeis (chwith) a Rathkea (dde).
У Cytaeis gwelwyd celloedd medusa EdU-positif yn y manubrium, bylbiau tentacl a rhan uchaf yr ymbarél (6A и 6V). Lleoliad celloedd PH3-positif a nodwyd yn Cytaeis debyg iawn i Cladonema, fodd bynnag mae rhai gwahaniaethau (6C и 6D). Ond yn Rathkea Canfuwyd celloedd EdU-positif a PH3-positif bron yn gyfan gwbl yn ardal y manubrium a bylbiau tentacl (6E-6H).
Mae hefyd yn ddiddorol bod celloedd lluosogi yn aml yn cael eu canfod yn arennau slefrod môr Rathkea (6E-6G), sy'n adlewyrchu'r math anrhywiol o atgynhyrchu'r rhywogaeth hon.
Gan gymryd i ystyriaeth y wybodaeth a gafwyd, gellir tybio bod amlhau celloedd yn digwydd yn y bylbiau tentacl nid yn unig mewn un rhywogaeth o slefrod môr, er bod gwahaniaethau oherwydd gwahaniaethau mewn ffisioleg a morffoleg.
I gael adnabyddiaeth fanylach o naws yr astudiaeth, rwy'n argymell edrych arno .
Epilogue
Un o fy hoff gymeriadau llenyddol yw Hercule Poirot. Roedd y ditectif craff bob amser yn rhoi sylw arbennig i fanylion bach y credai eraill eu bod yn ddibwys. Mae gwyddonwyr yn debyg iawn i dditectifs, yn casglu'r holl dystiolaeth y gallant ddod o hyd iddi i ateb holl gwestiynau'r ymchwiliad a darganfod y "troseddwr."
Ni waeth pa mor amlwg y gall swnio, mae adfywiad celloedd slefrod môr yn uniongyrchol gysylltiedig ag amlhau - proses annatod yn natblygiad celloedd, meinweoedd ac, o ganlyniad, yr organeb gyfan. Bydd astudiaeth fwy trylwyr o'r broses gynhwysfawr hon yn ein galluogi i ddeall yn well y mecanweithiau moleciwlaidd sy'n sail iddo, a fydd, yn ei dro, yn ehangu nid yn unig ystod ein gwybodaeth, ond hefyd yn effeithio'n uniongyrchol ar ein bywydau.
Dydd Gwener oddi ar y brig:
March o slefrod môr o’r rhywogaeth Aurelia, wedi’i aflonyddu gan ysglyfaethwr gyda’r enw anarferol “slefren fôr wy wedi’i ffrio”, h.y. slefren fôr wy wedi'i ffrio (Planet Earth, troslais gan David Attenborough).
Nid slefrod môr mohono, ond nid yw'r creadur môr dwfn hwn (y geg fawr debyg i'r pelican) yn cael ei dynnu'n aml (yn syml, teimladwy yw ymateb ymchwilwyr).
Diolch am wylio, cadwch yn chwilfrydig a chael penwythnos gwych pawb! 🙂
Diolch am aros gyda ni. Ydych chi'n hoffi ein herthyglau? Eisiau gweld cynnwys mwy diddorol? Cefnogwch ni trwy osod archeb neu argymell i ffrindiau, Gostyngiad o 30% i ddefnyddwyr Habr ar analog unigryw o weinyddion lefel mynediad, a ddyfeisiwyd gennym ni ar eich cyfer chi: (ar gael gyda RAID1 a RAID10, hyd at 24 craidd a hyd at 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 gwaith yn rhatach? Dim ond yma yn yr Iseldiroedd! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - o $99! Darllenwch am
Ffynhonnell: hab.com