Zer dute komunean Wolverine, Deadpool eta Jellyfishek? Horiek guztiek ezaugarri harrigarri bat dute: birsorkuntza. Jakina, komikietan eta pelikuletan, izaki bizidun kopuru oso mugatu baten artean ohikoa den gaitasun hori apur bat (eta batzuetan asko) gehiegizkoa da, baina oso erreala izaten jarraitzen du. Eta benetakoa dena azal daiteke, horixe erabaki zuten Tohoku Unibertsitateko (Japonia) zientzialariek euren ikerketa berrian. Medusa baten gorputzeko zer prozesu zelulatsu daude birsorkuntzarekin lotuta, nola egiten da prozesu hau eta zer beste super-ahalmen dituzte gelatina-itxurako izaki hauek? Ikerketa taldearen txostenak horren berri emango digu. Zoaz.
Ikerketaren oinarria
Lehenik eta behin, zientzialariek azaldu dute zergatik erabaki zuten arreta medusengan jartzea. Kontua da biologiaren alorreko ikerketa gehienak organismo eredu deritzenen partaidetzarekin egiten direla: saguak, fruta-euliak, harrak, arrainak, etab. Baina gure planetak milioika espezie bizi ditu, eta horietako bakoitzak gaitasun bereziren bat edo beste du. Ondorioz, ezinezkoa da zelulen birsorkuntza prozesua guztiz ebaluatzea espezie bakarra aztertuz, eta aztertutako mekanismoa Lurreko izaki guztientzat komuna izango dela suposatzea.
Medusei dagokienez, izaki hauek, bere itxuragatik, beren berezitasunaz hitz egiten dute, eta horrek ezin dute zientzialarien arreta erakarri. Horregatik, ikerketaren beraren disekzioari ekin baino lehen, haren pertsonaia nagusia ezagutu nuen.
"Medusak" hitzak, izakia horrela deitzen ohi duguna, benetan knidarioaren azpimotaren bizi-zikloaren faseari soilik egiten dio erreferentzia. medusozoa. Knidarioek halako izen ezohikoa jaso zuten beren gorputzetan zelula eztenkatzaileak (knidozitoak) egoteagatik, ehizarako eta autodefentsarako erabiltzen direnak. Besterik gabe, medusa batek ziztatzen dizunean, zelula horiei eskerrak eman diezazkiekezu mina eta sufrimendua.
Knidozitoek knidozistak dituzte, zelula barneko organulu bat "eztaia" efektuaz arduratzen dena. Haien itxuraren eta, horren arabera, aplikazio metodoaren arabera, hainbat knidozito mota bereizten dira, besteak beste:
- sarkorrak - mutur zorrotzeko hariak biktimaren edo delitugilearen gorputza lantza bezala zulatzen dutenak, neurotoxina bat injektatzen dutenak;
- glutinatzaileak - biktima inguratzen duten hari itsaskorrak eta luzeak (ez da besarkadarik atseginena);
- bolbenteak hari laburrak dira, zeinetan biktima erraz korapilatu daitekeen.
Horrelako arma ez-estandarrak medusak, dotoreak izan arren, ez direla bereziki izaki bizkorra dira. Harrapakinaren gorputzean sartzen den neurotoxinak berehala paralizatzen du, eta horrek denbora asko ematen die medusari bazkaltzeko atsedenaldirako.
Medusak ehiza arrakastatsu baten ostean.
Medusek ehiza eta defentsarako ezohiko metodoaz gain, oso ezohiko ugalketa dute. Arrek espermatozoideak ekoizten dituzte, eta emeek arrautzak, eta horien fusioaren ondoren planulak (larbak) sortzen dira, hondoan finkatuz. Pixka bat igaro ondoren, larbatik polipo bat hazten da, eta handik heldutasunera iristean medusa gazteak literalki hausten dira (hain zuzen ere, kimua gertatzen da). Horrela, bizi-zikloaren hainbat etapa daude, eta horietako bat medusa edo medusoideen sorrera da.
Cyanea iletsua, lehoiaren zurda bezala ere ezaguna.
Cyanea iletsuari ehizaren eraginkortasuna nola handitu galdetuko balitzaio, erantzungo luke: garro gehiago. 60 inguru dira guztira (kupularen izkina bakoitzean 15 garroko multzoak). Gainera, medusa mota hau handiena kontsideratzen da, kupularen diametroa 2 metrora irits daitekeelako eta garroak 20 metroraino luza daitezkeelako ehizan. Zorionez, espezie hau ez da bereziki "toxikoa" eta, beraz, ez da hilgarria gizakientzat.
Itsas liztorrak, berriz, kalitatea gehituko zion kantitateari. Medusa mota honek, gainera, 15 garro ditu (3 m-ko luzera) kupularen lau ertz bakoitzean, baina haien pozoia bere senide handiarena baino askoz ere indartsuagoa da. Uste da itsas liztorak nahikoa neurotoxina duela 60 minututan 3 pertsona hiltzeko. Itsasoko ekaitz hau Australiako iparraldeko eta Zelanda Berriko kostaldeko eremuan bizi da. 1884tik 1996ra bitarteko datuen arabera, 63 pertsona hil ziren Australian, baina baliteke datu hauek okerrak izatea, eta gizakien eta itsas liztorren arteko topaketa hilgarrien kopurua askoz handiagoa izan daiteke. Hala ere, 1991-2004ko datuen arabera, 225 kasuren artean, biktimen % 8 baino ez ziren ospitaleratu, heriotza bat barne (hiru urteko ume bat).
itsas liztorra
Orain itzul gaitezen gaur aztertzen ari garen azterketara.
Zelulen ikuspuntutik, edozein organismoren bizitza osoan prozesu garrantzitsuena zelulen ugalketa da - gorputz-ehunen hazkuntza-prozesua zatiketa bidezko zelulen ugalketaren bidez. Gorputzaren hazkuntzan zehar, prozesu honek gorputzaren tamainaren hazkundea erregulatzen du. Eta gorputza guztiz osatuta dagoenean, ugaltzen ari diren zelulek zelulen truke fisiologikoa eta kaltetutakoak berriekin ordezkatzea erregulatzen dute.
Knidarioak, bilaterian eta metazoo goiztiarren arreba talde gisa, eboluzio-prozesuak aztertzeko erabili izan dira urte askotan. Horregatik, knidarioak ez dira salbuespena ugaltze aldetik. Esaterako, itsas anemonaren enbrioi-garapenean Nematostella vectensis zelulen ugalketa epitelioaren antolaketarekin koordinatuta dago eta garroen garapenean parte hartzen du.
Nematostella vectensis
Besteak beste, knidarioak, lehendik dakigunez, birsortzeko gaitasunengatik dira ezagunak. Hydra polipoak (hidroideen klaseko ur gezako zelenterato sesilen generoa) ikertzaileen artean ezagunenak izan dira ehunka urtez. Ugaltzeak, hiltzen diren zelulek aktibatuta, hidraren buru basalaren birsorkuntza prozesua abiarazten du. Izaki honen izenak bere birsorkuntzagatik ezaguna den izaki mitiko bati egiten dio erreferentzia: Lernaean Hydra, Herkules garaitu ahal izan zuena.
Birsorkuntza-gaitasunak ugalketarekin lotuta egon badira ere, oraindik ez dago argi nola gertatzen den prozesu zelularraren baldintza normaletan organismoaren garapen-fase desberdinetan.
Medusek, ugalketa bi fasez (begetatiboa eta sexuala) osatutako bizi-ziklo konplexua dutenak, ugalketa aztertzeko eredu bikaina dira.
Lan honetan, aztertutako indibiduo nagusiaren papera Cladonema pacificum espezieko medusak jokatu zuen. Espezie hau Japoniako kostaldean bizi da. Hasieran, medusa honek 9 garro nagusi ditu, heldu baten garapenean adarkatzen eta tamaina handitzen hasten direnak (gorputz osoa bezala). Ezaugarri honek prozesu honetan parte hartzen duten mekanismo guztiak zehatz-mehatz aztertzeko aukera ematen digu.
Horrez gain Cladonema pacificum Ikerketak beste medusa mota batzuk ere aztertu ditu: Cytaeis uchidae ΠΈ Rathkea octopunctata.
Ikerketaren emaitzak
Cladonema medusako zelulen ugalketaren eredu espaziala ulertzeko, zientzialariek 5-etinil-2'-desoxiuridina (EdU) tindaketa erabili zuten, zelulak etiketatzen dituena. S fasea* edo dagoeneko gainditu duten zelulak.
S fasea* - DNAren erreplikazioa gertatzen den zelula-zikloaren fasea.
Hori kontuan hartuta Kladonema tamaina ikaragarri handitzen da eta garroak adarkatzen ditu garapenean zehar (1A-1C), ugaltzen diren zelulen banaketa alda daiteke heltze osoan.
1. irudia: Kladonema gaztearen zelulen ugalketaren ezaugarriak.
Ezaugarri hori dela eta, medusa gazteetan (1. egunean) zein sexu helduetan (45. egunean) zelularen ugaltze-mekanismoa aztertu ahal izan zen.
Medusa gazteetan, EdU positiboak diren zelulak kopuru handian aurkitu ziren gorputz osoan, umbela, manubrioa (medusaren aho-barrunbearen euskarria den organoa) eta garroak barne, EdUren esposizio-denbora edozein izanda ere.1D-1K ΠΈ 1N-1O, EdU: 20 Β΅M (mikromolarra) 24 ordu igaro ondoren).
Manubrioan EdU positibo zelula dezente aurkitu ziren (1F ΠΈ 1G), baina aterkian haien banaketa oso uniformea ββzen, batez ere aterkiaren kanpoko oskolean (aterkia, 1H-1K). Garroetan, EdU positiboak diren zelulak oso pilatuta zeuden (1N). Markatzaile mitotiko baten erabilerak (PH3 antigorputza) EdU positiboak diren zelulak ugaltzen ari diren zelulak egiaztatzea ahalbidetu zuen. PH3 zelula positiboak aurkitu ziren bai aterkian bai garroko erraboilean (1L ΠΈ 1P).
Garroetan, zelula mitotikoak ektodermoan aurkitzen ziren batez ere (1P), aterkian, berriz, ugaltzen ari diren zelulak gainazaleko geruzan kokatzen ziren (1M).
2. irudia: Cladonema helduan zelularen ugalketaren ezaugarriak.
Gizabanako gazte zein helduetan, EdU-ko zelulak kopuru handitan aurkitu ziren gorputz osoan. Ubelan, EdU-ko zelulak maizago aurkitu ziren azaleko geruzan beheko geruzan baino, eta hori gazteetan egindako behaketen antzekoa da (2A-2D).
Baina garroetan egoera zertxobait ezberdina zen. EdU positiboak garroaren (bonboa) oinarrian metatu ziren, non erraboilaren bi aldeetan bi multzo aurkitu ziren (2E ΠΈ 2F). Gazteetan ere antzeko metaketak ikusi ziren (1N), hau da. garro-bonbillak medusoide fasean zehar ugaritzeko gune nagusia izan daiteke. Bitxia da pertsona helduen manubrioan EdU-ko zelula positiboen kopurua gazteetan baino nabarmen handiagoa izan zela (2G ΠΈ 2H).
Tarteko emaitza da zelulen ugalketa uniformeki gerta daitekeela medusa baten aterkian, baina garroetan prozesu hori oso lokalizatuta dago. Hori dela eta, pentsa daiteke zelulen ugaltze uniformeak gorputzaren hazkuntza eta ehunen homeostasia kontrola ditzakeela, baina garroen erraboiletatik gertu ugaritzen diren zelula multzoek parte hartzen dute garroen morfogenesian.
Gorputzaren garapenari berari dagokionez, ugaltzeak zeresan handia du gorputzaren hazkundean.
3. irudia: ugaltzeak duen garrantzia medusa baten gorputz-hazkuntza-prozesuan.
Hori praktikan probatzeko, zientzialariek medusen gorputzaren hazkuntza kontrolatu zuten, gazteengandik hasita. Medusaren gorputzaren tamaina bere kupularen bidez zehaztea da errazena, gorputz osoarekiko proportzio zuzena eta uniformean hazten baita.
Laborategiko baldintzetan elikadura normalarekin, kupularen tamaina % 54.8an handitzen da lehen 24 orduetan - 0.62 Β± 0.02 mm2-tik 0.96 Β± 0.02 mm2-ra. Behaketen hurrengo 5 egunetan, tamaina poliki eta leunki handitu zen 0.98 Β± 0.03 mm2 arte (3A-3S).
Beste talde bateko medusak, janaririk gabe zeudenak, ez ziren hazi, baina txikitu egin ziren (grafikoko marra gorria 3S). Medusen analisi zelularren analisiak EdU zelulen kopuru oso txikia dagoela erakutsi zuen: 1240.6 Β± 214.3 kontrol taldeko medusetan eta 433.6 Β± 133 gosez hildakoetan.3D-3H). Behaketa hau ebidentzia zuzena izan daiteke elikadurak ugaltze-prozesuan zuzenean eragiten duela.
Hipotesi hori egiaztatzeko, zientzialariek entsegu farmakologiko bat egin zuten, non ziklo zelularren progresioa blokeatu zuten hidroxiurea (CH4N2O2) erabiliz, G1 geldialdia eragiten duen ziklo zelularren inhibitzailea. Esku-hartze horren ondorioz, aurretik EdU erabiliz detektatutako S faseko zelulak desagertu egin ziren (3I-3L). Hortaz, CH4N2O2-ren eraginpean zeuden medusek ez zuten gorputz-hazkunderik izan, kontrol-taldeak ez bezala (3M).
Azterketaren hurrengo fasea medusen adarkatze-garroen azterketa zehatza izan zen, garroetako zelulen tokiko ugaltzeak haien morfogenesiari laguntzen diola baieztatzearren.
4. irudia: tokiko ugaltzeak medusen garroen hazkuntzan eta adarkatzean duen eragina.
Medusa gazte baten garroek adar bat dute, baina denborarekin haien kopurua handitu egiten da. Laborategiko baldintzetan, adarkadak 3 aldiz handitu ziren behaketaren bederatzigarren egunean (4A ΠΈ 4S).
Berriz ere, CH4N2O2 erabili zenean, ez zen garroen adarkadurarik ikusi, adar bakarra baizik (4B ΠΈ 4C). Bitxia da medusen gorputzetik CH4N2O2 kentzeak garroen adarkatze-prozesua berreskuratu zuela, eta horrek drogaren esku-hartzearen itzulgarritasuna adierazten du. Behaketa hauek argi adierazten dute ugaltzeak garroen garapenerako duen garrantzia.
Knidarioak ez lirateke knidarioak izango nematozitorik gabe (knidozitoak, hau da, knidarioak). Clytia hemisphaerica medusa espeziean, garroen erraboiletako zelula amek garroen puntetara nematozistak hornitzen dituzte, hain zuzen, zelulen ugalketa dela eta. Jakina, zientzialariek baieztapen hori ere probatzea erabaki zuten.
Nematozistoen eta ugalketaren arteko edozein lotura detektatzeko, nematozisten horman sintetizatutako poli-Ξ³-glutamatoa markatu dezakeen tindaketa nuklearra erabili zen (DAPI, hau da, 4β²,6-diamidino-2-fenilindola).
Poli-Ξ³-glutamatoaren tindaketak nematozitoen tamaina estimatu ahal izan digu, 2 eta 110 ΞΌm2 bitartekoak (4D-4G). Nematozisto huts batzuk ere identifikatu ziren, hau da, halako nematozitoak agortu ziren (4D-4G).
Medusen garroen ugaltze-jarduera CH4N2O2-rekin zelula-zikloa blokeatu ondoren nematozitoetako hutsuneak aztertuz probatu zen. Medusetan nematozito hutsen proportzioa kontrol-taldean baino handiagoa izan zen: % 11.4 Β± % 2.0 kontrol taldeko medusetan eta % 19.7 Β± % 2.0 CH4N2O2 duten medusetan (4D-4G ΠΈ 4H). Ondorioz, agortu ondoren ere, nematozitoek ugaltze-zelula progenitorez aktiboki hornitzen jarraitzen dute, eta horrek prozesu honek garroen garapenean ez ezik, haietako nematogenesian ere eragina duela berresten du.
Etaparik interesgarriena medusen birsorkuntzarako gaitasunen azterketa izan zen. Medusa helduen garroko erraboilaren ugaltze-zelulen kontzentrazio handia kontuan hartuta Kladonema, garroen birsorkuntza aztertzea erabaki zuten zientzialariek.
5. irudia: ugaltzeak garroen birsorkuntzan duen eragina.
Oinarrian garroak disekatu ondoren, birsorkuntza prozesu bat ikusi zen (5A-5D). Lehenengo 24 orduetan, ebakiduraren eremuan sendatzea gertatu zen (5B). Behaketaren bigarren egunean, punta luzatzen hasi zen eta adarrak agertu ziren (5S). Bosgarren egunean, tentakulua guztiz adarkatu zen (5D), beraz, garroen birsorkuntzak tentakuluaren morfogenesi normalari jarrai dezake luzapenaren ondoren.
Birsorkuntzaren hasierako fasea hobeto aztertzeko, zientzialariek ugaltzen ari diren zelulen banaketa aztertu dute PH3 tindaketa erabiliz zelula mitotikoak ikusteko.
Anputatutako eremutik gertu zatitzen diren zelulak maiz ikusten ziren bitartean, zelula mitotikoak ebaki gabeko kontrol tentakuludun erraboiletan barreiatzen ziren (5E ΠΈ 5F).
Garroko bulboetan dauden PH3 positiboko zelulen kuantifikazioak agerian utzi zuen anputatuen garroetako zelulen PH3 positiboen hazkunde nabarmena kontrolekin alderatuta (5G). Ondorio gisa, hasierako birsorkuntza-prozesuek zelulen ugalketa aktiboaren gehikuntzarekin batera doaz garro-erboiletan.
Ugaltzeak birsorkuntzan duen eragina probatu zen zelulak CH4N2O2rekin blokeatuz garroa moztu ondoren. Kontrol taldean, anputazioaren ondoren garroen luzapena normaltasunez gertatu zen, espero bezala. Baina CH4N2O2 aplikatu zen taldean ez zen luzapenik gertatu, zauriak normal sendatu arren (5H). Beste era batera esanda, sendatzea edozein kasutan gertatuko da, baina ugaltzea beharrezkoa da garroak behar bezala birsortzeko.
Azkenik, zientzialariek beste medusa espezie batzuen ugalketa aztertzea erabaki zuten, alegia Cytaeis ΠΈ Rathkea.
6. irudia: Cytaeis (ezkerrean) eta Rathkea (eskuinean) medusen ugalketaren konparazioa.
Π£ Cytaeis medusa EdU zelula positiboak manubrioan, garroen erraboiletan eta aterkiaren goiko aldean ikusi ziren (6A ΠΈ 6V). PH3 positibo identifikatutako zelulen kokapena Cytaeis oso antzekoa Kladonema, hala ere, badira desberdintasun batzuk (6C ΠΈ 6D). Baina at Rathkea EdU-positiboak eta PH3-positiboak zelulak manubrium eta garroen erraboilen eskualdean aurkitu ziren ia soilik (6E-6H).
Interesgarria da, halaber, ugaltzen ari diren zelulak askotan medusen giltzurrunetan antzematea Rathkea (6E-6G), espezie honen ugalketa asexuala islatzen duena.
Lortutako informazioa kontuan hartuta, pentsa daiteke zelulen ugalketa garro-erboiletan gertatzen dela medusa-espezie batean ez ezik, fisiologia eta morfologia ezberdinengatik ezberdintasunak dauden arren.
Ikerketaren Γ±abardurak zehatzago ezagutzeko, begiratzea gomendatzen dut .
Epilogoa
Nire pertsonaia literariorik gogokoenetako bat Hercule Poirot da. Detektibe zintzoak arreta berezia jartzen zien beti besteek garrantzirik ez zuten xehetasun txikiei. Zientzialariak detektibeen antzekoak dira, aurki ditzaketen froga guztiak biltzen dituzte ikerketaren galdera guztiei erantzuteko eta "erruduna" zein den jakiteko.
Ez du axola zein agerikoa den, medusen zelulen birsorkuntza ugalketarekin zuzenean lotuta dago: prozesu integrala zelulen, ehunen eta, ondorioz, organismo osoaren garapenean. Prozesu integral hau sakonago aztertzeak horren azpian dauden mekanismo molekularrak hobeto ezagutzeko aukera emango digu, eta horrek, aldi berean, gure ezagutzaren esparrua ez ezik, gure bizitzan zuzenean eragingo du.
Ostirala off-top:
Aurelia espezieko medusa martxa, "arrautza frijitua medusa" izen ezohiko harrapari batek asaldatua, alegia. arrautza frijitua medusa (Planet Earth, David Attenborough-en off ahotsa).
Ez da medusa bat, baina itsaso sakoneko izaki hau (pelikano-itxurako aho handia) ez da askotan argazkirik ateratzen (ikertzaileen erreakzioa hunkigarria besterik ez da).
Eskerrik asko ikusteagatik, egon jakin-mina eta ondo pasa asteburua denoi! π
Eskerrik asko gurekin geratzeagatik. Gustuko dituzu gure artikuluak? Eduki interesgarri gehiago ikusi nahi? Lagun iezaguzu eskaera bat eginez edo lagunei gomendatuz, % 30eko deskontua Habr erabiltzaileentzat sarrera-mailako zerbitzarien analogo berezi batean, guk zuk asmatu duguna: (RAID1 eta RAID10-ekin erabilgarri, 24 nukleoraino eta 40 GB DDR4 arte).
Dell R730xd 2 aldiz merkeagoa? Hemen bakarrik Herbehereetan! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 $-tik aurrera! Irakurri buruz
Iturria: www.habr.com