Cad atá i gcoiteann ag Wolverine, Deadpool agus Jellyfish? Tá gné iontach ag gach ceann díobh - athghiniúint. Ar ndóigh, i greannáin agus scannáin, tá an cumas seo, atá coitianta i measc líon an-teoranta d'orgánaigh bheo, beagán áibhéalacha (agus uaireanta go mór), ach tá sé fós an-dáiríre. Agus is féidir an méid atá fíor a mhíniú, agus is é sin an méid a chinn eolaithe ó Ollscoil Tohoku (tSeapáin) a dhéanamh ina staidéar nua. Cad iad na próisis cheallacha i gcorp smugairle róin a bhaineann le hathghiniúint, conas a théann an próiseas seo ar aghaidh, agus cad iad na sárchumhachtaí eile atá ag na créatúir seo atá cosúil le glóthach? Inseoidh tuarascáil an ghrúpa taighde dúinn faoi seo. Téigh.
Bonn taighde
Ar an gcéad dul síos, míníonn eolaithe cén fáth ar chinn siad a n-aird a dhíriú ar smugairle róin. Is é an bhfíric go ndéantar an chuid is mó taighde i réimse na bitheolaíochta le rannpháirtíocht na n-orgánach samhail mar a thugtar air: lucha, cuileoga torthaí, péisteanna, iasc, etc. Ach tá na milliúin speiceas inár bplainéad, agus tá cumas uathúil amháin nó eile ag gach ceann acu. Dá bhrí sin, tá sé dodhéanta an próiseas athghiniúna cheallacha a mheas go hiomlán trí staidéar a dhéanamh ar speiceas amháin, agus glacadh leis go mbeidh an mheicníocht staidéar coitianta do gach créatúir ar domhan.
Maidir le smugairle róin, labhraíonn na créatúir seo, de réir a gcuma féin, ar a n-uathúlacht, rud nach féidir leo ach aird na n-eolaithe a mhealladh. Mar sin, sular thosaigh mé ag deighilt an taighde féin, bhuail mé lena phríomh-charachtar.
Ní thagraíonn an focal “smugairle róin,” a bhfuil taithí againn ar an gcréatúr a ghlaoch amhlaidh, ach do chéim shaolré an fhochineál cnidarian meadarach. Fuair Cnidarians ainm neamhghnách mar gheall ar láithreacht cealla stinging (cnidocytes) ina gcorp, a úsáidtear le haghaidh fiaigh agus féinchosaint. Níl ort ach a chur, nuair a bhíonn smugairle róin sáite agat, is féidir leat buíochas a ghabháil leis na cealla seo as an bpian agus an fhulaingt.
Tá cnidocysts i gcnidocytes, orgánaigh infhéitheach atá freagrach as an éifeacht “stinging”. De réir a gcuma agus, dá réir sin, an modh iarratais, déantar idirdhealú a dhéanamh ar roinnt cineálacha cnidocytes, ina measc:
- penetrants - snáitheanna le foircinn biorach a pollann an corp an íospartaigh nó ciontóir cosúil le sleánna, instealladh neurotoxin;
- glutinants - snáitheanna greamaitheacha agus fada a chlúdaíonn an t-íospartach (ní an barróg is taitneamhaí);
- Is snáitheanna gearra iad volvents inar féidir leis an íospartach dul i bhfostú go héasca.
Mínítear airm neamhchaighdeánacha den sórt sin ag an bhfíric nach créatúir nimble iad smugairle róin, cé go bhfuil siad galánta. Déanann an neurotoxin a théann isteach i gcorp an chreiche pairilis láithreach é, rud a thugann go leor ama don smugairle róin le haghaidh sos lóin.
Smugairle róin tar éis fiach rathúil.
Chomh maith lena modh neamhghnách fiaigh agus cosanta, tá atáirgeadh an-neamhghnách ag smugairle róin. Táirgeann fireannaigh speirm, agus táirgeann baineannaigh uibheacha, agus tar éis an comhleá a fhoirmítear planulae (larbhaí), ag socrú ag an mbun. Tar éis tamaill, fásann polyp ón larbha, as a bhriseann smugairle róin óga go litriúil nuair a shroicheann siad aibíocht (go deimhin, tarlaíonn óga). Mar sin, tá roinnt céimeanna den saolré, ar cheann acu an ghlúin smugairle róin nó medusoid.
Ciainé fionnach, ar a dtugtar mane leon freisin.
Dá n-iarrfaí ar an gcianea gruagach conas éifeachtacht na fiaigh a mhéadú, d'fhreagair sé - níos mó tentacles. Tá thart ar 60 acu san iomlán (cnuasaigh de 15 tentacles ag gach cúinne den chruinneachán). Ina theannta sin, meastar gurb é an cineál seo smugairle róin an ceann is mó, mar is féidir le trastomhas an chruinneacháin 2 mhéadar a bhaint amach, agus is féidir leis na tentacles síneadh suas le 20 méadar le linn fiaigh. Ar ámharaí an tsaoil, níl an speiceas seo go háirithe “tocsaineach” agus mar sin níl sé marfach do dhaoine.
Chuirfeadh foiche farraige, ar a seal, cáilíocht le cainníocht. Tá 15 tentacles (3 m ar fad) ag an gcineál seo smugairle róin freisin ar gach ceann de na ceithre choirnéal den chruinneachán, ach tá a n-venom i bhfad níos láidre ná sin a ghaoil mhór. Creidtear go bhfuil go leor neurotoxin ag an bhfoichí farraige chun 60 duine a mharú i 3 nóiméad. Cónaíonn stoirm thoirní seo na bhfarraigí i gcrios cósta thuaisceart na hAstráile agus na Nua-Shéalainne. De réir sonraí ó 1884 go 1996, fuair 63 duine bás san Astráil, ach d'fhéadfadh na sonraí seo a bheith míchruinn, agus d'fhéadfadh líon na dteagmhálacha marfacha idir daoine agus foichí farraige a bheith i bhfad níos airde. Mar sin féin, de réir sonraí do 1991-2004, i measc 225 cás, ní raibh ach 8% d'íospartaigh san ospidéal, lena n-áirítear bás amháin (leanbh trí bliana d'aois).
Linne na farraige
Anois déanaimis filleadh ar an staidéar a bhfuilimid ag féachaint air inniu.
Ó thaobh na gcealla, is é an próiseas is tábhachtaí i saol iomlán aon orgánaigh ná iomadú cille - próiseas fáis fíocháin an chomhlachta trí atáirgeadh cille de réir roinne. Le linn fás an chomhlachta, rialaíonn an próiseas seo méadú ar mhéid an chomhlachta. Agus nuair a bhíonn an comhlacht déanta go hiomlán, rialaíonn na cealla iomadúcháin malartú fiseolaíoch cealla agus athsholáthar cealla damáiste le cinn nua.
Baineadh úsáid as Cnidarians, mar ghrúpa deirfiúracha déthaobhacha agus metazoans luatha, chun staidéar a dhéanamh ar phróisis éabhlóideacha le blianta fada anuas. Mar sin, ní haon eisceacht iad cnidarians i dtéarmaí iomadú. Mar shampla, le linn fhorbairt suthach an anemóin farraige Nematostella vectensis déantar iomadú cille a chomhordú le heagrú epithelial agus tá baint aige le forbairt tentacle.
Nematostella vectensis
I measc rudaí eile, tá cnidarians, mar is eol dúinn cheana féin, ar a dtugtar as a gcumas athghiniúna. Meastar gurb iad na polyps Hydra (géineas de choelenterates sessile fionnuisce ón rang hidreaide) an ceann is mó tóir i measc taighdeoirí leis na céadta bliain. Spreagann iomadú, arna ghníomhachtú ag cealla ag fáil bháis, an próiseas athghiniúna ar cheann basal an hydra. Tagraíonn ainm an chréatúr seo do chréatúr miotasach a bhfuil aithne air as a athghiniúint - an Lernaean Hydra, a raibh Earcail in ann a shárú.
Cé go bhfuil ceangal idir cumais athghiniúna agus iomadú, níl sé soiléir go cruinn conas a tharlaíonn an próiseas ceallach seo faoi ghnáthchoinníollacha ag céimeanna éagsúla d'fhorbairt orgánach.
Feidhmíonn smugairle róin, a bhfuil saolré casta acu comhdhéanta de dhá chéim den atáirgeadh (fásúil agus gnéasach), mar mhúnla den scoth chun staidéar a dhéanamh ar iomadú.
Sa saothar seo, ba é smugairle róin an speicis Cladonema pacificum ról an phríomhdhuine a ndearnadh staidéar air. Tá an speiceas seo ina chónaí amach ó chósta na Seapáine. Ar dtús, tá 9 príomh-tentacles ag an smugairle róin seo, a thosaíonn brainse agus méadú ar mhéid (cosúil leis an gcomhlacht ar fad) le linn forbartha go duine fásta. Ligeann an ghné seo dúinn staidéar a dhéanamh go mion ar na meicníochtaí go léir a bhaineann leis an bpróiseas seo.
Chomh maith le Cladonema pacificum Bhreathnaigh an staidéar freisin ar chineálacha eile smugairle róin: Cytaeis uchidae и octopunctata Ráth Caola.
Torthaí taighde
Chun patrún spásúil iomadú cille Cladonema medusa a thuiscint, d'úsáid na heolaithe staining 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU), a lipéadaíonn cealla i S-chéim* nó cealla a bhfuil pas faighte acu cheana féin.
S-chéim* - an chéim de thimthriall na cille ina dtarlaíonn macasamhlú DNA.
Ag smaoineamh ar sin Cladonema méaduithe go mór i méid agus léiríonn branching tentacle le linn forbartha (1A-1C), féadfaidh dáileadh na gceall iomadaithe athrú le linn aibithe.
Íomhá Uimh. 1: gnéithe de iomadú cille i Cladonema óg.
Mar gheall ar an ngné seo, bhíothas in ann staidéar a dhéanamh ar mheicníocht iomadú cille i smugairle róin óga (lá 1) agus gnéasach aibí (lá 45).
I smugairle róin óg, fuarthas go raibh líon ard cealla EdU-dearfach ar fud an choirp, lena n-áirítear an umbel, manubrium (orgán tacaíochta na cuas béil i smugairle róin), agus tentacles, beag beann ar an am a nochtar EdU (1D-1K и 1N-1O, EdU: 20 µM (micromolar) tar éis 24 uair an chloig).
Fuarthas go leor cealla EdU-dearfach sa manubrium (1F и 1G), ach sa scáth bhí a ndáileadh an-aonfhoirmeach, go háirithe i bhlaosc seachtrach an scáth fearthainne (eiseamláir, 1H-1K). Sna tentacles, bhí cealla EdU-dearfach an-chnuasach (1N). Mar gheall ar mharcóir miotóiseach (antasubstaint PH3) a úsáid bhíothas in ann a fhíorú go bhfuil cealla deimhneacha EdU ag iomadú cealla. Fuarthas cealla dearfacha PH3 sa scáthlán agus sa bholgán tentacle (1L и 1P).
Sna tentacles, fuarthas cealla miotóis den chuid is mó san ectoderm (1P), agus sa scáth bhí na cealla iomadaithe suite sa chiseal dromchla (1M).
Íomhá Uimh. 2: gnéithe de iomadú cille i Cladonema aibí.
I ndaoine óga agus aibí araon, fuarthas cealla EdU-dearfach i líon mór cealla ar fud an chomhlachta. San umbel, fuarthas cealla EdU-dearfach níos minice sa chiseal superficial ná sa chiseal íochtair, atá cosúil le breathnuithe in ógánaigh (2A-2D).
Ach sna tentacles bhí an scéal beagán difriúil. Cealla EdU-dearfach carntha ag bun an tentacle (bolgán), áit a bhfuarthas dhá bhraisle ar gach taobh den bholgán (2E и 2F). I ndaoine óga, breathnaíodh carnuithe comhchosúla freisin (1N), i.e. féadfaidh na bolgáin tentacle a bheith mar phríomhréimse iomadú ar fud an stáitse medusoid. Tá sé aisteach go raibh líon na gcealla EdU-dearfach i bhfad níos mó i manubrium daoine fásta ná mar a bhí in ógánaigh (2G и 2H).
Is é an toradh idirmheánach ná gur féidir le iomadú cille tarlú go haonfhoirmeach faoi scáth smugairle róin, ach sna tentacles tá an próiseas seo an-logánta. Mar sin, is féidir glacadh leis gur féidir le iomadú cille aonfhoirmeach fás an chomhlachta agus homeostasis fíocháin a rialú, ach tá baint ag braislí de chealla iomadú in aice leis na bolgáin tentacle le morphogenesis tentacle.
Maidir le forbairt an chomhlachta féin, tá ról tábhachtach ag iomadú i bhfás an chomhlachta.
Íomhá #3: An tábhacht a bhaineann le iomadú sa phróiseas fáis coirp smugairle róin.
Chun é seo a thástáil go praiticiúil, rinne eolaithe monatóireacht ar fhás comhlacht smugairle róin, ag tosú le daoine óga. Is furasta méid comhlacht smugairle róin a chinneadh ag a cruinneachán, ós rud é go bhfásann sé go cothrom agus i gcomhréir dhíreach leis an gcorp ar fad.
Le beathú gnáth i gcoinníollacha saotharlainne, méadaíonn an méid cruinneachán go géar 54.8% le linn na chéad 24 uair an chloig - ó 0.62 ± 0.02 mm2 go 0.96 ± 0.02 mm2. Thar na 5 lá breathnuithe ina dhiaidh sin, mhéadaigh an méid go mall agus go réidh go 0.98 ± 0.03 mm2 (3А-3S).
Níor fhás smugairle róin ó ghrúpa eile, nach raibh bia acu, ach shrank (líne dhearg ar an ngraf 3S). Léirigh anailís cheallacha ar smugairle róin a bhfuil an t-ocras orthu go raibh líon fíorbheag de chealla EdU i láthair: 1240.6 ± 214.3 i smugairle róin ón ngrúpa rialaithe agus 433.6 ± 133 i gcealla a bhfuil ocras orthu (3D-3H). Féadfaidh an bhreathnóireacht seo a bheith ina fhianaise dhíreach go mbíonn tionchar díreach ag cothú ar an bpróiseas iomadaithe.
Chun an hipitéis seo a thástáil, rinne na heolaithe measúnacht chógaseolaíoch inar chuir siad bac ar dhul chun cinn timthriall cille ag baint úsáide as hydroxyurea (CH4N2O2), coscaire timthriall cille a chuireann faoi deara gabháil G1. Mar thoradh ar an idirghabháil seo, imithe na cealla S-phas a braitheadh roimhe seo ag baint úsáide as EdU (3I-3L). Mar sin, níor léirigh smugairle róin a bhí faoi lé CH4N2O2 fás coirp, murab ionann agus an grúpa rialaithe (3M).
Ba é an chéad chéim eile den staidéar ná mionstaidéar ar na tentacles brainseach de smugairle róin chun an toimhde a dhearbhú go gcuireann iomadú áitiúil cealla sna tentacles lena morphogenesis.
Íomhá Uimh. 4: éifeacht an iomadú áitiúil ar fhás agus ar bhrainsí tentacles smugairle róin.
Tá brainse amháin ag tentacles smugairle róin óg, ach le himeacht ama méadaíonn a líon. I gcoinníollacha saotharlainne, mhéadaigh branching 3 huaire ar an naoú lá breathnadóireachta (4А и 4S).
Arís, nuair a úsáideadh CH4N2O2, níor breathnaíodh brainse ar bith ar na tentacles, ach gan ach brainse amháin (4B и 4C). Tá sé aisteach gur athchóirigh baint CH4N2O2 ó chorp an smugairle róin an próiseas brainse de tentacles, rud a léiríonn inchúlaitheacht na hidirghabhála drugaí. Léiríonn na tuairimí seo go soiléir an tábhacht a bhaineann le iomadú d'fhorbairt tentacle.
Ní bheadh cnidarians ina cnidarians gan nematocytes (cnidocytes, i.e., cnidarians). Sna speicis smugairle róin Clytia hemisphaerica, soláthraíonn gaschealla sna bolgáin tentacle nematocysts go dtí leideanna na tentacles go beacht mar gheall ar iomadú cille. Ar ndóigh, chinn eolaithe an ráiteas seo a thástáil freisin.
Chun aon nasc idir nematocysts agus iomadú a bhrath, baineadh úsáid as dath staining núicléach is féidir a mharcáil pola-γ-glutamate sintéiseithe sa bhalla nematocyst (DAPI, i.e. 4′,6-diamidino-2-phenylindole).
Cheadaigh staining poly-γ-glutamate dúinn méid na néimeatocytes a mheas, idir 2 agus 110 μm2 (4D-4G). Aithníodh roinnt nematocysts folamh freisin, is é sin, ídíodh néimeatocytes den sórt sin (4D-4G).
Rinneadh tástáil ar ghníomhaíocht iomadúcháin i tentacles smugairle róin trí staidéar a dhéanamh ar fholús i néimeatocytes tar éis blocáil timthriall cille le CH4N2O2. Bhí an cion de néimeatocytes folamh i smugairle róin tar éis idirghabháil drugaí níos airde ná sa ghrúpa rialaithe: 11.4% ± 2.0% i smugairle róin ón ngrúpa rialaithe agus 19.7% ± 2.0% i smugairle róin le CH4N2O2 (4D-4G и 4H). Dá bhrí sin, fiú tar éis ídithe, leanann nematocytes ar fáil go gníomhach le cealla progenitor iomadú, rud a dhearbhaíonn tionchar an phróisis seo ní hamháin ar fhorbairt tentacles, ach freisin ar nematogenesis iontu.
Ba é an chéim is suimiúla ná staidéar a dhéanamh ar chumais athghiniúna na smugairle róin. Ag cur san áireamh an tiúchan ard de chealla proliferative sa bolgán tentacle de smugairle róin aibí Cladonema, chinn eolaithe staidéar a dhéanamh ar athghiniúint tentacles.
Íomhá Uimh. 5: éifeacht an iomadúcháin ar athghiniúint tentacle.
Tar éis na tentacles ag an mbun a scaradh, breathnaíodh próiseas athghiniúna (5A-5D). Le linn na chéad 24 uair an chloig, tharla leigheas sa limistéar incision (5B). Ar an dara lá den bhreathnóireacht, thosaigh an rinn ag síneadh agus bhí brainsí le feiceáil (5S). Ar an gcúigiú lá, bhí an tentacle brainseach go hiomlán (5D), mar sin, féadfaidh athghiniúint tentacle gnáth-morphogenesis tentacle a leanúint tar éis fadú.
Chun staidéar níos fearr a dhéanamh ar chéim tosaigh an athghiniúna, rinne na heolaithe anailís ar dháileadh na gceall iomadú ag baint úsáide as staining PH3 chun cealla miotóis a léirshamhlú.
Cé gur minic a breathnaíodh cealla a roinnt in aice leis an limistéar teasctha, scaipeadh cealla miotóiseacha i bolgáin tentacled rialaithe neamhghearrtha (5E и 5F).
Léirigh cainníochtú cealla PH3-dearfach a bhí i láthair sna bolgáin tentacle méadú suntasach ar chealla PH3-dearfach i bolgáin tentacle amputees i gcomparáid le rialuithe (5G). Mar chonclúid, tá méadú gníomhach ar iomadú cille sna bolgáin tentacle ag gabháil leis na próisis athghiniúna tosaigh.
Rinneadh tástáil ar éifeacht an iomadú ar athghiniúint trí chealla a bhlocáil le CH4N2O2 tar éis an tentacle a ghearradh amach. Sa ghrúpa rialaithe, tharla fadú tentacle tar éis teascadh de ghnáth, mar a bhíothas ag súil leis. Ach sa ghrúpa ar cuireadh CH4N2O2 i bhfeidhm, níor tharla fadú, in ainneoin gnáthchneasaithe créachta (5H). I bhfocail eile, beidh cneasaithe tarlú in aon chás, ach tá iomadú riachtanach le haghaidh athghiniúint tentacle cuí.
Ar deireadh, chinn eolaithe staidéar a dhéanamh ar iomadú i speicis eile smugairle róin, eadhon Cytaeis и Ráth Caola.
Íomhá #6: Comparáid idir an t-iomadú i smugairle róin Cytaeis (ar chlé) agus Ráth Caola (ar dheis).
У Cytaeis breathnaíodh cealla medusa EdU-dearfach sa manubrium, i bolgáin tentacle agus sa chuid uachtarach den scáth (6А и 6V). Suíomh na gceall PH3-dearfach aitheanta i Cytaeis an-chosúil le Cladonema, áfach, tá roinnt difríochtaí ann (6C и 6D). Ach ag Ráth Caola Fuarthas cealla EdU-dearfach agus PH3-dearfach beagnach go heisiach i réigiún na bolgáin manubrium agus tentacle (6E-6H).
Tá sé suimiúil freisin go bhfuarthas cealla iomadaithe go minic sna duáin smugairle róin Ráth Caola (6E-6G), a léiríonn cineál éighnéasach atáirgeadh an speicis seo.
Agus an fhaisnéis a fhaightear á gcur san áireamh, is féidir glacadh leis go dtarlaíonn iomadú cille sna bolgáin tentacle, ní hamháin i speiceas amháin smugairle róin, cé go bhfuil difríochtaí ann mar gheall ar dhifríochtaí i fiseolaíocht agus i moirfeolaíocht.
Le haghaidh aithne níos mionsonraithe ar nuances an staidéir, molaim féachaint ar .
Epilogue
Ceann de na carachtair liteartha is fearr liom ná Hercule Poirot. Thug an bleachtaire géarchúiseach aird ar leith i gcónaí ar mhionsonraí beaga a shíl daoine eile nach raibh tábhacht leo. Tá eolaithe an-chosúil le bleachtairí, ag bailiú na fianaise go léir is féidir leo a fháil chun ceisteanna uile an imscrúdaithe a fhreagairt agus an “culprit” a dhéanamh amach.
Is cuma cé chomh soiléir is féidir é a fhuaim, tá baint dhíreach ag athghiniúint cealla smugairle róin le iomadú - próiseas lárnach i bhforbairt cealla, fíocháin agus, mar thoradh air sin, an t-orgánach iomlán. Tabharfaidh staidéar níos críochnúla ar an bpróiseas cuimsitheach seo deis dúinn tuiscint níos fearr a fháil ar na meicníochtaí móilíneacha atá mar bhonn leis, rud a leathnóidh, ar a seal, ní hamháin raon ár n-eolas, ach freisin a mbeidh tionchar díreach aige ar ár saol.
Dé hAoine as an mbarr:
Márta smugairle róin den speiceas Aurelia, suaite ag creachadóir a bhfuil an t-ainm neamhghnách “smugairle róin uibheacha friochta”, i.e. smugairle róin uibheacha friochta (Planet Earth, guth ag David Attenborough).
Ní smugairle róin é, ach ní minic a thógtar grianghraf den chréatúr domhainfharraige seo (an béal mór pelican) (ní bhíonn imoibriú na dtaighdeoirí ach suarach).
Go raibh maith agat as féachaint, fanaigí fiosrach agus bíodh deireadh seachtaine iontach agaibh uilig! 🙂
Go raibh maith agat as fanacht linn. An maith leat ár n-alt? Ar mhaith leat ábhar níos suimiúla a fheiceáil? Tacaigh linn trí ordú a dhéanamh nó moladh a thabhairt do chairde, Lascaine 30% d’úsáideoirí Habr ar analóg uathúil de fhreastalaithe leibhéal iontrála, a cheap muid duit: (ar fáil le RAID1 agus RAID10, suas le 24 croíleacan agus suas le 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 uair níos saoire? Ach anseo san Ísiltír! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ó $99! Léigh faoi
Foinse: will.com