Ki sa Wolverine, Deadpool ak fosilize yo genyen an komen? Tout nan yo gen yon karakteristik etonan - rejenerasyon. Natirèlman, nan komik ak sinema, kapasite sa a, komen nan mitan yon kantite limite anpil nan òganis vivan reyèl, se yon ti kras (e pafwa anpil) ekzajere, men li rete trè reyèl. Ak sa ki reyèl ka eksplike, ki se sa syantis nan Inivèsite Tohoku (Japon) deside fè nan nouvo etid yo. Ki pwosesis selilè nan kò yon fosilize yo ki asosye ak rejenerasyon, ki jan pwosesis sa a kontinye, ak ki lòt gwo pouvwa bèt sa yo ki sanble ak jele genyen? Rapò gwoup rechèch la pral di nou sou sa. Ale.
Rechèch baz
Premye a tout, syantis yo eksplike poukisa yo deside konsantre atansyon yo sou fosilize yo. Reyalite a se ke pifò rechèch nan domèn byoloji fèt ak patisipasyon sa yo rele òganis modèl: sourit, mouch fwi, vè, pwason, elatriye. Men, planèt nou an se lakay yo nan plizyè milyon espès, chak nan yo ki gen youn oswa yon lòt kapasite inik. Kontinwe, li enposib evalye konplètman pwosesis la nan rejenerasyon selilè pa etidye sèlman yon espès, epi asime ke mekanis nan etidye yo pral komen nan tout bèt sou Latè.
Kòm pou fosilize yo, bèt sa yo, pa aparans yo, pale sou inik yo, ki pa kapab men atire atansyon a nan syantis yo. Se poutèt sa, anvan yo kòmanse disseksyon nan rechèch la tèt li, mwen te rankontre karaktè prensipal li yo.
Mo "fosilize yo", ke nou abitye rele bèt la kòm sa yo, aktyèlman refere sèlman nan etap sik lavi a nan subtip cnidarian. medusozoa. Cnidarians te resevwa yon non sa yo etranj akòz prezans nan selil pike (knidocytes) nan kò yo, ki yo te itilize pou lachas ak defans pwòp tèt ou. Senpleman mete, lè ou jwenn pike pa yon fosilize yo, ou ka remèsye selil sa yo pou doulè ak soufrans yo.
Cnidocytes gen knidocysts, yon òganèl intraselilè ki responsab pou efè "pike". Dapre aparans yo ak, kòmsadwa, metòd aplikasyon an, plizyè kalite cnidocytes yo distenge, pami yo se:
- penetrans - fil ak pwent pwent ki pèse kò viktim oswa delenkan an tankou frenn, enjekte yon neurotoxin;
- glutinan - fil kolan ak long ki anvlope viktim nan (pa akolad ki pi bèl);
- volvents yo se fil kout kote viktim nan ka fasilman vin mele.
Zam sa yo ki pa estanda yo eksplike pa lefèt ke fosilize yo, byenke grasyeuz, yo pa bèt patikilyèman ajil. Neurotoxin ki antre nan kò bèt la imedyatman paralize li, sa ki bay fosilize yo anpil tan pou yon repo manje midi.
Foilize yo apre yon lachas siksè.
Anplis metòd etranj yo nan lachas ak defans, fosilize yo gen repwodiksyon trè etranj. Gason pwodwi espèm, ak fi pwodui ze, apre fizyon an nan ki planulae (lav) yo fòme, rezoud nan pati anba a. Apre yon ti tan, yon polip grandi soti nan lav la, ki soti nan ki, lè yo rive nan matirite, jenn fosilize yo literalman kraze (an reyalite, boujònman rive). Kidonk, gen plizyè etap nan sik lavi a, youn nan yo se jenerasyon fosilize yo oswa medusoid.
Hairy cyanea, konnen tou kòm krinyè lyon an.
Si yo te mande cyanea a pwal sou tout kò ki jan yo ogmante efikasite nan lachas, li ta reponn - plis bra. Gen apeprè 60 nan yo an total (grap 15 bra nan chak kwen bòl la). Anplis de sa, se kalite fosilize yo konsidere kòm pi gwo a, paske dyamèt bòl la ka rive nan 2 mèt, ak bra yo ka detire jiska 20 mèt pandan lachas. Erezman, espès sa a pa patikilyèman "toksik" epi kidonk li pa fatal pou moun.
Gèp lanmè a, nan vire, ta ajoute bon jan kalite nan kantite. Kalite fosilize yo tou gen 15 bra (3 m nan longè) sou chak nan kat kwen bòl la, men venen yo anpil fwa pi fò pase sa yo ki nan gwo fanmi li yo. Yo kwè ke gèp lanmè a gen ase nerotoksin pou touye 60 moun nan 3 minit. Tanpèt loraj sa a nan lanmè yo ap viv nan zòn kotyè nan nò Ostrali ak New Zeland. Dapre done ki soti nan 1884 rive 1996, 63 moun te mouri nan Ostrali, men done sa yo ka kòrèk, ak kantite rankont fatal ant moun ak gèp lanmè ka pi wo. Sepandan, dapre done pou 1991-2004, pami 225 ka, sèlman 8% nan viktim yo te entène lopital, ki gen ladan yon sèl lanmò (yon timoun twazan).
gèp lanmè
Kounye a, ann tounen sou etid n ap gade jodi a.
Soti nan pwen de vi nan selil yo, pwosesis ki pi enpòtan nan lavi a tout antye nan nenpòt ki òganis se pwopagasyon selil - pwosesis la nan kwasans nan tisi kò atravè repwodiksyon selil pa divizyon. Pandan kwasans kò a, pwosesis sa a kontwole ogmantasyon nan gwosè kò a. Men, lè kò a konplètman fòme, selil yo pwopagasyon kontwole echanj fizyolojik nan selil yo ak ranplasman nan moun ki domaje ak nouvo.
Cnidarians, kòm yon gwoup sè nan bilaterians ak metazoans byen bonè, yo te itilize yo etidye pwosesis evolisyonè pou anpil ane. Se poutèt sa, cnidarians pa gen okenn eksepsyon an tèm de pwopagasyon. Pou egzanp, pandan devlopman anbriyon an nan anemòn lanmè a Nematostella vectensis pwopagasyon selil yo kowòdone ak òganizasyon epitelyal epi li enplike nan devlopman tant.
Nematostella vectensis
Pami lòt bagay, cnidarians, jan nou deja konnen, yo konnen pou kapasite rejeneratif yo. Polip Hydra (yon genus coelenterates dlo dous ki soti nan klas idwoyid la) yo te konsidere kòm pi popilè nan mitan chèchè pou plizyè santèn ane. Pwoliferasyon, aktive pa selil mouri, deklannche pwosesis la nan rejenerasyon nan tèt la fondamantal nan idra la. Non an menm nan bèt sa a alidi a yon bèt mitik li te ye pou rejenerasyon li yo - Hydra a Lernaean, ki Hercules te kapab defèt.
Malgre ke kapasite rejeneratif yo te lye ak pwopagasyon, li rete klè egzakteman ki jan pwosesis selilè sa a rive nan kondisyon nòmal nan diferan etap nan devlopman òganis.
Fozilize yo, ki gen yon sik lavi konplèks ki gen de etap nan repwodiksyon (vejetatif ak seksyèl), sèvi kòm yon modèl ekselan pou etidye pwopagasyon.
Nan travay sa a, se fosilize yo nan espès Cladonema pacificum yo jwe wòl prensipal yo etidye. Espès sa a ap viv sou kòt Japon. Okòmansman, fosilize yo gen 9 bra prensipal, ki kòmanse branch ak ogmante nan gwosè (tankou tout kò a) pandan devlopman nan yon adilt. Karakteristik sa a pèmèt nou etidye an detay tout mekanis ki enplike nan pwosesis sa a.
Anplis de sa nan Cladonema pacificum Etid la te gade tou lòt kalite fosilize yo: Cytaeis uchidae и Rathkea octopunctata.
Rezilta rechèch
Pou konprann modèl espasyal pwopagasyon selil yo nan Cladonema medusa, syantis yo te itilize tach 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU), ki mete etikèt sou selil yo. S-faz* oswa selil ki deja pase li.
S-faz* - faz nan sik selilè kote replikasyon ADN rive.
Lè ou konsidere sa Cladonema ogmante dramatikman nan gwosè epi montre branch bra pandan devlopman (1A-1C), distribisyon an nan selil proliferasyon ka chanje pandan tout spirasyon.
Imaj nimewo 1: karakteristik nan pwopagasyon selil nan jèn Cladonema.
Akòz karakteristik sa a, li te posib yo etidye mekanis nan pwopagasyon selil nan tou de jenn (jou 1) ak matirite seksyèl (jou 45) fosilize yo.
Nan fosilize yo jenn, selil EdU-pozitif yo te jwenn nan gwo kantite nan tout kò a, ki gen ladan lonbèl la, manubrium (ògàn sipò nan kavite oral la nan fosilize yo), ak bra, kèlkeswa tan an nan ekspoze EdU (1D-1K и 1N-1O, EdU: 20 µM (mikromolar) apre 24 èdtan).
Gen kèk selil EdU-pozitif yo te jwenn nan manubrium la (1F и 1G), men nan parapli a distribisyon yo te trè inifòm, espesyalman nan koki ekstèn parapli a (ègzanp, 1H-1K). Nan bra yo, selil EdU-pozitif yo te anpil gwoup (1N). Itilizasyon yon makè mitotik (antikò PH3) te fè li posib pou verifye ke selil EdU-pozitif yo se selil ki proliferasyon. Selil PH3-pozitif yo te jwenn nan tou de parapli a ak anpoul la tentacle (1L и 1P).
Nan bra yo, selil mitotik yo te jwenn sitou nan ektodèm la (1P), pandan y ap nan parapli a selil yo pwopagasyon yo te lokalize nan kouch sifas la (1M).
Imaj No 2: karakteristik nan pwopagasyon selil nan Cladonema ki gen matirite.
Nan tou de jèn ak moun ki gen matirite, selil EdU-pozitif yo te jwenn an gwo kantite nan tout kò a. Nan lonbrit la, selil EdU-pozitif yo te pi souvan jwenn nan kouch supèrfisyèl la pase nan kouch ki pi ba a, ki sanble ak obsèvasyon nan jèn yo (2A-2D).
Men, nan bra yo sitiyasyon an te yon ti jan diferan. Selil EdU-pozitif yo te akimile nan baz Tantak la (anpoul), kote yo te jwenn de grap sou chak bò anpoul la (2E и 2F). Nan jèn moun, yo te obsève akimilasyon menm jan an tou (1N), sa vle di anpoul bra yo ka zòn prensipal pwoliferasyon nan tout etap medusoid la. Li kirye ke nan manubrium nan moun adilt kantite selil EdU-pozitif te siyifikativman pi gran pase nan jivenil yo.2G и 2H).
Rezilta entèmedyè a se ke pwopagasyon selil yo ka rive inifòm nan parapli a nan yon fosilize yo, men nan bra yo pwosesis sa a trè lokalize. Se poutèt sa, li ka sipoze ke pwopagasyon selil inifòm ka kontwole kwasans kò ak omeyostazi tisi, men grap nan selil pwopagasyon tou pre anpoul yo tentacle yo patisipe nan morphogenesis tentacle.
An tèm de devlopman kò tèt li, pwopagasyon jwe yon wòl enpòtan nan kwasans kò.
Imaj #3: Enpòtans pwopagasyon nan pwosesis kwasans kò yon fosilize yo.
Pou teste sa a nan pratik, syantis yo kontwole kwasans kò fosilize yo, kòmanse ak jèn moun. Li pi fasil pou detèmine gwosè kò yon fosilize yo pa bòl li yo, paske li grandi respire ak nan pwopòsyon dirèk ak tout kò a.
Avèk manje nòmal nan kondisyon laboratwa, gwosè bòl la ogmante sevè pa 54.8% pandan premye 24 èdtan yo - soti nan 0.62 ± 0.02 mm2 a 0.96 ± 0.02 mm2. Pandan 5 pwochen jou obsèvasyon yo, gwosè a ogmante tou dousman ak san pwoblèm nan 0.98 ± 0.03 mm2 (3A-3S).
Fozilize yo ki soti nan yon lòt gwoup, ki te prive de manje, pa te grandi, men yo te retresi (liy wouj sou graf la 3S). Analiz selilè fosilize yo ki mouri grangou te montre prezans yon ti kantite selil EdU: 1240.6 ± 214.3 nan fosilize yo nan gwoup kontwòl la ak 433.6 ± 133 nan moun ki mouri grangou yo.3D-3H). Obsèvasyon sa a ka prèv dirèk ke nitrisyon dirèkteman enfliyanse pwosesis pwopagasyon an.
Pou teste ipotèz sa a, syantis yo te fè yon tès famasi kote yo te bloke pwogresyon sik selil yo lè l sèvi avèk hydroxyurea (CH4N2O2), yon inibitè sik selil ki lakòz arestasyon G1. Kòm rezilta entèvansyon sa a, selil faz S yo te detekte deja lè l sèvi avèk EdU te disparèt (3I-3L). Kidonk, fosilize yo ki te ekspoze a CH4N2O2 pa t montre kò grandi, kontrèman ak gwoup kontwòl la (3M).
Etap nan pwochen nan etid la se te yon etid detaye nan bra yo branch nan fosilize yo nan lòd yo konfime sipozisyon an ke pwopagasyon lokal nan selil nan bra yo kontribye nan morphogenesis yo.
Imaj Tèb 4: efè pwopagasyon lokal sou kwasans lan ak branch nan bra fosilize yo.
Tantak yo nan yon jenn fosilize yo gen yon sèl branch, men ak tan kantite yo ogmante. Nan kondisyon laboratwa, branch ogmante 3 fwa nan nevyèm jou obsèvasyon an (4A и 4S).
Yon fwa ankò, lè yo te itilize CH4N2O2, pa gen okenn branch nan bra yo obsève, men se yon sèl branch (4B и 4C). Li se kirye ke retire CH4N2O2 nan kò a nan fosilize yo retabli pwosesis la nan branch nan bra yo, ki endike revèsib la nan entèvansyon dwòg la. Obsèvasyon sa yo montre klèman enpòtans pwopagasyon pou devlopman tant.
Cnidarians pa ta dwe cnidarians san nematocytes (knidocytes, sa vle di, cnidarians). Nan espès fosilize yo Clytia hemisphaerica, selil souch nan anpoul tankil yo bay nematosist nan pwent bra yo jisteman akòz pwopagasyon selil yo. Natirèlman, syantis yo deside teste deklarasyon sa a tou.
Pou detekte nenpòt koneksyon ant nematocysts ak pwopagasyon, yo te itilize yon lank tach nikleyè ki ka make poly-γ-glutamate sentèz nan miray la nematocyst (DAPI, sa vle di 4',6-diamidino-2-phenylindole).
Poly-γ-glutamate tach pèmèt nou estime gwosè a nan nematosit, sòti nan 2 a 110 μm2 (4D-4G). Yon kantite nematocysts vid yo te idantifye tou, se sa ki, nematosit sa yo te apovri (4D-4G).
Aktivite pwoliferasyon nan bra fosilize yo te teste lè yo etidye vid nan nematosit apre bloke sik selilè ak CH4N2O2. Pwopòsyon de nematosit vid nan fosilize yo apre entèvansyon dwòg te pi wo pase nan gwoup kontwòl la: 11.4% ± 2.0% nan fosilize yo nan gwoup kontwòl la ak 19.7% ± 2.0% nan fosilize yo ak CH4N2O2 (4D-4G и 4H). Kontinwe, menm apre fatig, nematosit kontinye aktivman apwovizyone ak selil progenitor pwopagasyon, ki konfime enfliyans nan pwosesis sa a pa sèlman sou devlopman nan bra, men tou, sou nematogenèz nan yo.
Etap ki pi enteresan an te etid kapasite rejenerasyon fosilize yo. Lè ou konsidere gwo konsantrasyon nan selil proliferasyon nan anpoul la tant nan fosilize yo ki gen matirite Cladonema, syantis deside etidye rejenerasyon nan bra.
Imaj Tèb 5: efè pwopagasyon sou rejenerasyon tant.
Apre diseksyon bra yo nan baz la, yo te obsève yon pwosesis rejenerasyon (5A-5D). Pandan premye 24 èdtan yo, gerizon te fèt nan zòn ensizyon an (5B). Sou dezyèm jou obsèvasyon an, pwent la te kòmanse alonje epi branch yo te parèt (5S). Sou senkyèm jou a, bra a te konplètman branch (5D), Se poutèt sa, rejenerasyon Tantak ka swiv nòmal morphogenesis Tantak apre elongasyon.
Pou pi byen etidye premye etap rejenerasyon an, syantis yo te analize distribisyon selil k ap pwopagasyon yo lè l sèvi avèk tach PH3 pou wè selil mitotik yo.
Pandan ke selil divize yo te souvan obsève tou pre zòn ki anpute a, selil mitotik yo te gaye nan anpoul ki pa koupe kontwòl (5E и 5F).
Kantifikasyon selil PH3-pozitif ki prezan nan anpoul bra yo te revele yon ogmantasyon siyifikatif nan selil PH3-pozitif nan anpoul tankil yo nan anpoul yo konpare ak kontwòl (5G). Kòm yon konklizyon, inisyal pwosesis rejenerasyon yo akonpaye pa yon ogmantasyon aktif nan pwopagasyon selil nan anpoul yo tentacle.
Yo te teste efè pwopagasyon sou rejenerasyon lè yo bloke selil yo ak CH4N2O2 apre yo fin koupe tentak la. Nan gwoup kontwòl la, elongasyon tantak apre anpitasyon te fèt nòmalman, jan yo espere. Men, nan gwoup kote yo te aplike CH4N2O2, elongasyon pa t rive, malgre nòmal gerizon blesi (5H). Nan lòt mo, gerizon an ap fèt nan nenpòt ka, men pwopagasyon nesesè pou rejenerasyon bon Tantakul.
Finalman, syantis yo deside etidye pwopagasyon nan lòt espès fosilize yo, sètadi Cytaeis и Rathkea.
Imaj #6: Konparezon pwopagasyon nan Cytaeis (agòch) ak Rathkea (adwat) fosilize yo.
У Cytaeis Medusa EdU-pozitif selil yo te obsève nan manubrium la, anpoul tentacle ak pati anwo parapli a (6A и 6V). Kote yo idantifye selil PH3-pozitif nan Cytaeis trè sanble ak Cladonema, sepandan gen kèk diferans (6C и 6D). Men nan Rathkea Selil EdU-pozitif ak PH3-pozitif yo te jwenn prèske sèlman nan rejyon an nan anpoul manubrium yo ak tentacle (6E-6H).
Li se tou enteresan ke selil proliferasyon yo te souvan detekte nan ren yo nan fosilize yo Rathkea (6E-6G), ki reflete kalite repwodiksyon aseksyèl espès sa a.
Lè w pran an konsiderasyon enfòmasyon yo jwenn, li ka sipoze ke pwopagasyon selil rive nan anpoul tantak yo pa sèlman nan yon sèl espès fosilize yo, byenke gen diferans akòz diferans ki genyen nan fizyoloji ak mòfoloji.
Pou yon konesans pi detaye ak nuans etid la, mwen rekòmande gade .
Épilogue
Youn nan karaktè literè pi renmen m yo se Hercule Poirot. Detektif rize a te toujou peye atansyon espesyal sou ti detay ke lòt moun te panse yo pa enpòtan. Syantis yo sanble anpil ak detektif, yo kolekte tout prèv yo ka jwenn pou reponn tout kesyon ankèt la epi chèche konnen "koupab la".
Pa gen pwoblèm ki jan evidan li ka son, rejenerasyon nan selil fosilize yo se dirèkteman gen rapò ak pwopagasyon - yon pwosesis entegral nan devlopman nan selil, tisi ak, kòm yon konsekans, òganis la tout antye. Yon etid pi apwofondi nan pwosesis konplè sa a pral pèmèt nou pi byen konprann mekanis molekilè ki kache nan li, ki pral, nan vire, elaji non sèlman seri konesans nou an, men tou, dirèkteman afekte lavi nou.
Vandredi sou tèt:
Mas nan fosilize yo nan espès yo Aurelia, detounen pa yon predatè ak non an etranj "fri ze fosilize yo", sa vle di. fosilize ze fri (Planèt Latè, vwa-over pa David Attenborough).
Se pa yon fosilize yo, men bèt nan fon lanmè sa a (pelikan ki sanble ak gwo bouch) pa souvan foto (reaksyon chèchè yo se tou senpleman manyen).
Mèsi paske w gade, rete kirye epi pase yon bon wikenn tout moun! 🙂
Mèsi paske w rete avèk nou. Ou renmen atik nou yo? Vle wè plis kontni enteresan? Sipòte nou pa mete yon lòd oswa rekòmande pou zanmi, 30% rabè pou itilizatè Habr sou yon analòg inik nan sèvè nivo antre, ki te envante pa nou pou ou: (disponib ak RAID1 ak RAID10, jiska 24 nwayo ak jiska 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 fwa pi bon mache? Sèlman isit la nan Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - soti nan $ 99! Li sou
Sous: www.habr.com