Wolverine, Deadpool жана Meduza кандай жалпылыгы бар? Алардын бардыгынын укмуштуудай өзгөчөлүгү бар - регенерация. Албетте, комикстерде жана кинолордо өтө чектелген сандагы чыныгы тирүү организмдердин арасында кеңири таралган бул жөндөм бир аз (кээде өтө) апыртылып көрсөтүлөт, бирок ал абдан реалдуу бойдон калууда. Тохоку университетинин (Япония) илимпоздору жаңы изилдөөсүндө эмне кылууну чечишкени чындык экенин түшүндүрсө болот. Медузанын денесиндеги кандай клеткалык процесстер регенерацияга байланыштуу, бул процесс кантип жүрөт жана бул желе сымал жандыктар дагы кандай супер күчкө ээ? Бул тууралуу изилдөө тобунун баяндамасында айтылат. Go.
Изилдөөнүн негизи
Биринчиден, окумуштуулар эмне үчүн медузага көңүл бурууну чечкенин түшүндүрүштү. Чындыгында, биология тармагындагы изилдөөлөрдүн көбү моделдик деп аталган организмдердин катышуусу менен жүргүзүлөт: чычкандар, мөмө чымындары, курттар, балыктар ж.б. Бирок биздин планетада миллиондогон түрлөр жашайт, алардын ар бири тигил же бул уникалдуу жөндөмгө ээ. Демек, бир гана түрдү изилдөө менен клетканын жаңылануу процессине толук баа берүү мүмкүн эмес жана изилденген механизм жер бетиндеги бардык жандыктар үчүн жалпы болот деп болжолдоого болот.
Ал эми медузага келсек, бул жандыктар өздөрүнүн сырткы көрүнүшү менен илимпоздордун көңүлүн бурбай коюуга мүмкүн болбогон өзгөчөлүгү жөнүндө айтышат. Ошондуктан, изилдөөнүн өзүн бөлүштүрүүнү баштоодон мурун мен анын башкы каарманы менен тааныштым.
Биз жандык деп көнүп калган «медуза» сөзү чындыгында cnidarian субтипинин жашоо циклинин баскычын гана билдирет. medusozoa. Книдарлар мындай адаттан тыш аталышты денесинде аң уулоо жана өзүн-өзү коргоо үчүн колдонулган чаккан клеткалардын (cnidocytes) болушуна байланыштуу алышкан. Жөнөкөй сөз менен айтканда, медузаны чакканыңызда, бул клеткаларга оору жана азап үчүн рахмат айта аласыз.
Cnidocytes cnidocysts камтыйт, "чаккан" таасири үчүн жооптуу клетка ичиндеги органелл. Сырткы көрүнүшү жана ошого жараша колдонуу ыкмасы боюнча cnidocytes бир нече түрлөрүн айырмаланат, алардын арасында:
- penetrants - жабырлануучунун же кылмышкердин денесин найза сымал тешип, нейротоксин сайган учтуу жиптер;
- глютинанттар - жабырлануучуну ороп турган жабышчаак жана узун жиптер (эң жагымдуу кучак эмес);
- volvents жабырлануучу оңой чырмалышып калышы мүмкүн болгон кыска жиптер.
Мындай стандарттуу эмес курал-жарак медузалар сымбаттуу болсо да, өзгөчө шамдагай жандыктар эмес экендиги менен түшүндүрүлөт. Жырткычтын денесине кирген нейротоксин аны заматта шал кылат, бул медузага түшкү тыныгууга көп убакыт берет.
Ийгиликтүү аңчылыктан кийин медузалар.
Аңчылыктын жана коргонуунун адаттан тыш ыкмасынан тышкары, медузалар адаттан тыш көбөйүүгө ээ. Эркектери сперматозоиддерди, ал эми ургаачылары жумурткаларды пайда кылып, алардын биригишинен кийин түбүнө жайгашып планулалар (личинкалар) пайда болот. Бир аз убакыт өткөндөн кийин, личинкадан полип өсүп чыгат, андан жетилгенден кийин, жаш медузалар түзмө-түз үзүлөт (чындыгында, бүчүр пайда болот). Ошентип, жашоо циклинин бир нече этаптары бар, алардын бири медуза же медусоид мууну.
Түктүү циания, ошондой эле арстандын жалы деп аталат.
Эгерде түктүү цианеядан аңчылыктын эффективдүүлүгүн кантип жогорулатуу керек деп сурашса, ал жооп бермек - дагы чатырлар. Алардын жалпысынан 60ка жакыны бар (күмбөздүн ар бир бурчунда 15 чатырдан турган кластерлер). Кошумчалай кетсек, медузанын бул түрү эң чоң деп эсептелет, анткени куполдун диаметри 2 метрге жетиши мүмкүн, ал эми мергенчилик учурунда чатырлары 20 метрге чейин созулат. Бактыга жараша, бул түр өзгөчө "уулуу" эмес, ошондуктан адамдар үчүн өлүмгө алып келбейт.
Деңиз аарысы өз кезегинде санга сапат кошмок. Медузанын бул түрүнүн да куполдун төрт бурчунун ар биринде 15 чатырча (узундугу 3 м) болот, бирок алардын уусу чоң тууганына караганда бир нече эсе күчтүү. Деңиз аарыларында 60 мүнөттө 3 адамды өлтүрүүгө жетиштүү нейротоксин бар деп эсептелет. Деңиздердин бул шамалы Австралиянын түндүгүндөгү жана Жаңы Зеландиянын жээк зонасында жашайт. 1884-жылдан 1996-жылга чейинки маалыматтарга ылайык, Австралияда 63 адам каза болгон, бирок бул маалыматтар так эмес болушу мүмкүн жана адамдар менен деңиз аарыларынын өлүмгө учураган жолугушууларынын саны алда канча көп болушу мүмкүн. Бирок, 1991-2004-жылдардагы маалыматтарга ылайык, 225 учурдун ичинен жабырлануучулардын 8% гана ооруканага жаткырылган, анын ичинде бирөө каза болгон (үч жашар бала).
деңиз куйрук
Эми бүгүн карап жаткан изилдөөбүзгө кайрылалы.
Клеткалардын көз карашынан алганда, ар бир организмдин бүткүл жашоосундагы эң маанилүү процесс бул клетканын көбөйүшү – клетканын бөлүнүү жолу менен көбөйүү аркылуу дене ткандарынын өсүү процесси. Организмдин өсүү мезгилинде бул процесс дененин чоңоюшун жөнгө салат. Ал эми организм толук калыптанганда көбөйүүчү клеткалар клеткалардын физиологиялык алмашуусун жана бузулгандардын жаңылары менен алмашышын жөнгө салат.
Cnidarians, битериялыктар менен алгачкы метазоандардын бир тууган тобу катары көп жылдар бою эволюциялык процесстерди изилдөө үчүн колдонулуп келген. Ошондуктан, cnidarians жайылтуу жагынан четте калган эмес. Мисалы, деңиз актининин эмбрионалдык өнүгүү мезгилинде nematostella vectensis клетканын көбөйүшү эпителийдик уюм менен макулдашылган жана чатырдын өнүгүшүнө катышат.
nematostella vectensis
Башка нерселер менен катар, биз билгендей, cnidarians, алардын калыбына келтирүү жөндөмдүүлүгү менен белгилүү. Гидра полиптери (гидроид классындагы тузсуз суулардын бир тукуму) жүздөгөн жылдар бою изилдөөчүлөр арасында эң популярдуу болуп эсептелет. Өлүп жаткан клеткалар тарабынан активдештирилген пролиферация гидранын базалдык башынын регенерация процессин козгойт. Бул жандыктын аты эле өзүнүн регенерациясы менен белгилүү болгон мифтик жандыкты - Геркулес жеңе алган Лерней Гидрасын билдирет.
Калыбына келтирүү жөндөмдөрү көбөйүү менен байланыштырылса да, бул клеткалык процесс организмдин өнүгүүсүнүн ар кандай баскычтарында кадимки шарттарда кандайча ишке ашары так белгисиз бойдон калууда.
Көбөйүүнүн эки баскычынан (вегетативдик жана жыныстык) турган татаал жашоо циклине ээ медузалар көбөйүүнү изилдөө үчүн эң сонун үлгү болуп саналат.
Бул иште негизги изилденген инсандын ролун Cladonema pacificum түрүнүн медузасы ойногон. Бул түр Япониянын жээктеринде жашайт. Башында бул медузанын 9 негизги чатырчасы бар, алар бутактанып, чоңоюп чоңойгондо (бүт денеси сыяктуу) чоңоюп баштайт. Бул өзгөчөлүк бизге бул процесске катышкан бардык механизмдерди деталдуу изилдөөгө мүмкүндүк берет.
Кошумча Cladonema pacificum Изилдөө медузанын башка түрлөрүн да карап чыкты: Cytaeis uchidae и Rathkea octopunctata.
Изилдөөнүн натыйжалары
Cladonema medusa клеткаларынын пролиферациясынын мейкиндик схемасын түшүнүү үчүн окумуштуулар 5-этинил-2'-дезоксиуридинди (EdU) боёону колдонушкан. S-фаза* же андан мурунтан өткөн клеткалар.
S-фаза* - ДНК репликациясы пайда болгон клетка циклинин фазасы.
Деп эсептейбиз Кладонема өлчөмү кескин көбөйөт жана өнүгүү учурунда чатырдын бутактануусун көрсөтөт (1A-1C), пролиферациялоочу клеткалардын бөлүштүрүлүшү жетилүү учурунда өзгөрүшү мүмкүн.
Сүрөт №1: жаш Кладонемада клеткалардын көбөйүү өзгөчөлүктөрү.
Бул өзгөчөлүгүнөн улам жаш (1-күн) жана жыныстык жактан жетилген (45-күн) медузалардагы клеткалардын көбөйүү механизмин изилдөөгө мүмкүн болду.
Жашы жете элек медузаларда EdU-позитивдүү клеткалар дененин бардык жеринде көп кездешкен, анын ичинде чатыр, манубриум (медузанын ооз көңдөйүнүн колдоочу органы) жана чатырчалар, EdU таасир эткен убакытка карабастан (1D-1K и 1N-1O, EdU: 20 μM (микромоляр) 24 сааттан кийин).
Манубриумда бир нече EdU-позитивдүү клеткалар табылган (1F и 1G), бирок кол чатырда алардын таралышы абдан бирдей болгон, айрыкча кол чатырдын сырткы кабыгында (зонтик, 1H-1K). Чатырларда EdU-позитивдүү клеткалар абдан топтолгон (1N). Митоздук маркерди (PH3 антителосун) колдонуу EdU-оң клеткалар көбөйүп жаткан клеткаларды текшерүүгө мүмкүндүк берди. PH3-позитивдүү клеткалар кол чатырдан да, чатырдын лампасынан да табылган (1L и 1P).
Чатырларда митоздук клеткалар негизинен эктодермада (1P), ал эми кол чатырда көбөйүүчү клеткалар үстүнкү катмарда жайгашкан (1M).
Сүрөт №2: жетилген Кладонемада клетканын көбөйүү өзгөчөлүктөрү.
Жаш жана жетилген адамдарда да, EdU-позитивдүү клеткалар бүт денеде көп санда табылган. Чатырда EdU-позитивдүү клеткалар төмөнкү катмарга караганда үстүнкү катмарда көп кездешкен, бул жаш өспүрүмдөрдөгү байкоолорго окшош (2A-2D).
Бирок чатырларда абал бир аз башкача болгон. EdU-позитивдүү клеткалар чатырдын (лампа) түбүндө чогулган, мында лампочканын эки тарабында эки кластер табылган (2E и 2F). Жаш адамдарда да ушундай топтолуулар байкалган (1N), б.а. чатырчалар медусоид баскычында таралышынын негизги аймагы болушу мүмкүн. Кызыктуусу, бойго жеткен адамдардын манубриумунда EdU-позитивдүү клеткалардын саны жашы жете электерге караганда кыйла көп болгон (2G и 2H).
Ортодогу натыйжа клетканын көбөйүшү медузанын кол чатырында бирдей болушу мүмкүн, бирок чатырларда бул процесс абдан локализацияланган. Демек, клетканын бирдиктүү көбөйүүсү дененин өсүшүн жана ткандардын гомеостазын көзөмөлдөй алат деп болжолдоого болот, бирок чатырчалардын жанындагы көбөйүүчү клеткалардын кластерлери чатырдын морфогенезине катышат.
Дененин өнүгүшүнүн өзү жагынан, пролиферация дененин өсүшүндө маанилүү ролду ойнойт.
Сүрөт №3: медузанын денесинин өсүү процессинде пролиферациянын мааниси.
Муну иш жүзүндө сынап көрүү үчүн окумуштуулар медузанын жаш адамдардан баштап денесинин өсүшүнө көз салышкан. Медузанын денесинин көлөмүн куполуна карап аныктоо эң оңой, анткени ал тегиз жана бүт денеге түз пропорцияда өсөт.
Лабораториялык шарттарда нормалдуу тамактандыруу менен, биринчи 54.8 сааттын ичинде куполдун көлөмү 24% га кескин өсөт - 0.62 ± 0.02 мм2ден 0.96 ± 0.02 мм2ге чейин. Кийинки 5 күндүк байкоолордун ичинде өлчөмү 0.98 ± 0.03 мм2 (3A-3S).
Тамактан ажыраган башка тайпадагы медузалар өспөй, кичирейип (графиктеги кызыл сызык) 3S). Ачка калган медузанын клеткалык анализи өтө аз сандагы EU клеткаларынын бар экенин көрсөттү: контролдук топтун медузасында 1240.6 ± 214.3 жана ачка калгандарда 433.6 ± 133 (3D-3H). Бул байкоо тамактануу пролиферация процессине түздөн-түз таасир эткендигинин түздөн-түз далили болушу мүмкүн.
Бул гипотезаны текшерүү үчүн илимпоздор фармакологиялык анализ жүргүзүштү, анда алар клетка циклинин прогрессиясын гидроксиуреа (CH4N2O2), G1 камоого алып келген клетка циклинин ингибитору аркылуу бөгөттөгөн. Бул кийлигишүүнүн натыйжасында мурда EdU аркылуу аныкталган S-фазалык клеткалар жок болгон (3I-3L). Ошентип, CH4N2O2 таасири астында калган медузалар контролдук топтон айырмаланып, дененин өсүшүн көрсөткөн эмес (3M).
Изилдөөнүн кийинки этабы медузанын бутактануучу чатырларын деталдуу изилдөө болгон, чатырчалардагы клеткалардын жергиликтүү көбөйүшү алардын морфогенезине көмөктөшөт деген божомолду ырастоо.
Сүрөт №4: жергиликтүү көбөйүүнүн медузанын чатырчаларынын өсүшүнө жана бутактанышына тийгизген таасири.
Жаш медузанын чатырчаларынын бир бутактары бар, бирок убакыттын өтүшү менен алардын саны көбөйөт. Лабораториялык шарттарда, байкоонун тогузунчу күнү бутактануу 3 эсеге көбөйгөн (4A и 4S).
Дагы, CH4N2O2 колдонулганда, чатырлардын бутактары байкалган эмес, бир гана бутак (4B и 4C). Кызыктуусу, медузанын денесинен CH4N2O2ди алып салуу чатырчалардын бутактануу процессин калыбына келтирди, бул дары интервенциясынын кайтарымдуулугун көрсөтүп турат. Бул байкоолор чатырдын өнүгүүсү үчүн пролиферациянын маанилүүлүгүн ачык көрсөтүп турат.
Книдариялыктар нематоциттерсиз (книдоциттер, б.а. cnidarians) книдариялыктар болмок эмес. Clytia hemisphaerica медузасында, чатырчалардагы өзөк клеткалары клетканын көбөйүшүнөн улам чатырчалардын учтарына нематоцисталарды беришет. Албетте, илимпоздор бул билдирүүнү да сынап көрүүнү чечишти.
Nematocysts жана таралышынын ортосундагы кандайдыр бир байланышты аныктоо үчүн, нематоцист дубалында синтезделген поли-γ-глутаматты белгилей турган өзөктүк боёк боёк колдонулган (DAPI, б.а. 4′,6-diamidino-2-phenylindole).
Поли-γ-глутаматтык боёо нематоциттердин өлчөмүн 2ден 110 мкм2ге чейин баалоого мүмкүндүк берди (4D-4G). Бир катар бош нематоцисталар да аныкталган, башкача айтканда, мындай нематоциттер азайып кеткен (4D-4G).
Медузанын чатырчаларындагы пролиферация активдүүлүгү CH4N2O2 менен клетка циклинин блокировкасынан кийин нематоциттердеги боштуктарды изилдөө аркылуу сыналган. Дары-дармектин кийлигишүүсүнөн кийин медузада бош нематоциттердин үлүшү контролдук топко караганда жогору болгон: контролдук топтун медузасында 11.4% ± 2.0% жана CH19.7N2.0O4 бар медузада 2% ± 2% (4D-4G и 4H). Демек, чарчагандан кийин да нематоциттер пролиферациялык прогенитор клеткалары менен жигердүү камсыз болушун улантууда, бул процесстин чатырчалардын өнүгүшүнө гана эмес, алардагы нематогенезге да таасирин тастыктайт.
Эң кызыктуу этап медузанын регенеративдик жөндөмдүүлүгүн изилдөө болду. Жетилген медузанын чатырчасында пролиферативдик клеткалардын жогорку концентрациясын эске алуу менен Кладонема, окумуштуулар чатырлардын регенерациясын изилдөөнү чечишти.
Сүрөт №5: пролиферациянын чатырдын регенерациясына тийгизген таасири.
Төмөндөгү чатырларды кескенден кийин регенерация процесси байкалган (5A-5D). Биринчи 24 сааттын ичинде кесилген жердин айыгуусу байкалган (5B). Байкоонун экинчи күнү учу узарып, бутактары пайда болгон (5S). Бешинчи күнү чатыр толугу менен бутактанды (5D), демек, чатырдын регенерациясы узартылгандан кийин кадимки чатырдын морфогенезине ылайык келиши мүмкүн.
Регенерациянын баштапкы этабын жакшыраак изилдөө үчүн окумуштуулар митоздук клеткаларды визуализациялоо үчүн PH3 боёосу менен пролиферациялануучу клеткалардын бөлүштүрүлүшүн талдоого алышкан.
Бөлүнгөн клеткалар көбүнчө ампутацияланган аймактын жанында байкалган, ал эми митоздук клеткалар кесилбеген контролдук лампаларда таралган (5E и 5F).
Чатырчалардын лампаларында болгон PH3-позитивдүү клеткалардын сандык көрсөткүчтөрү башкаруу органдарына салыштырмалуу ампутациялангандардын чатырчаларындагы PH3-позитивдүү клеткалардын олуттуу көбөйгөнүн аныктады (5G). Жыйынтыктап айтканда, баштапкы регенеративдик процесстер чатырчалардагы клеткалардын пролиферациясынын активдүү өсүшү менен коштолот.
Пролиферациянын регенерацияга тийгизген таасири чатырды кесип алгандан кийин CH4N2O2 менен клеткаларды бөгөттөө аркылуу текшерилди. Көзөмөл тобунда ампутациядан кийин чатырдын узартылышы күтүлгөндөй эле кадимкидей болгон. Бирок CH4N2O2 колдонулган группада жарааттын нормалдуу айыгышына карабастан, узартуу болгон эмес (5H). Башка сөз менен айтканда, айыктыруу ар кандай учурда пайда болот, бирок пролиферация чатырдын туура калыбына келиши үчүн зарыл.
Акыры, окумуштуулар медузанын башка түрлөрүндөгү көбөйүүнү изилдөөнү чечишти, атап айтканда Cytaeis и Rathkea.
Сүрөт №6: Cytaeis (солдо) жана Rathkea (оң) медузаларындагы пролиферацияны салыштыруу.
У Cytaeis medusa EdU-позитивдүү клеткалар манубриумда, чатырдын лампаларында жана кол чатырдын үстүнкү бөлүгүндө байкалган (6A и 6В). Ичинде аныкталган PH3-позитивдүү клеткалардын жайгашкан жери Cytaeis абдан окшош Кладонема, бирок кээ бир айырмачылыктар бар (6C и 6D). Бирок саат Rathkea EdU-позитивдүү жана PH3-позитивдүү клеткалар дээрлик жалаң манубриум жана чатырчалардын () чөлкөмүндө табылган.6E-6H).
Медузанын бөйрөктөрүндө көбөйүүчү клеткалар көп кездешкени дагы кызыктуу Rathkea (6E-6G), бул түрдүн жыныссыз көбөйүү түрүн чагылдырат.
Алынган маалыматтарды эске алуу менен клеткалардын көбөйүшү медузанын бир түрүндө гана эмес, физиологиялык жана морфологиядагы айырмачылыктардан улам айырмачылыктар бар болсо да, чатырчаларда болот деп болжолдоого болот.
Изилдөөнүн нюанстары менен кененирээк таанышуу үчүн мен карап көрүүнү сунуштайм .
эпилогунда
Менин сүйүктүү адабий каармандарымдын бири - Эркул Пуаро. Кыраакы детектив башкалар маанилүү эмес деп эсептеген майда деталдарга дайыма өзгөчө көңүл бурчу. Окумуштуулар детективдерге окшош, алар тергөөнүн бардык суроолоруна жооп берүү жана "күнөөлүү" табуу үчүн таба турган бардык далилдерди чогултушат.
Канчалык ачык угулбасын, медузанын клеткаларынын регенерациясы пролиферацияга түздөн-түз байланыштуу - клеткалардын, ткандардын жана анын натыйжасында бүт организмдин өнүгүүсүндөгү ажырагыс процесс. Бул комплекстүү процессти тереңирээк изилдөө анын негизинде жаткан молекулярдык механизмдерди жакшыраак түшүнүүгө мүмкүндүк берет, ал өз кезегинде биздин билимибиздин чөйрөсүн гана кеңейтпестен, биздин жашообузга да түздөн-түз таасирин тийгизет.
Жумадан тышкары:
«Куурулган жумуртка медузасы» деген өзгөчө аталыштагы жырткыч тарабынан бузулган Aurelia түрүндөгү медузанын маршы, б.а. куурулган жумуртка медузасы (Планета Жер, үнү Дэвид Аттенборо).
Бул медуза эмес, бирок деңиздин тереңинде жашаган бул жандык (пеликандын сымал чоң оозу) көп учурда сүрөткө түшө бербейт (изилдөөчүлөрдүн реакциясы жөн эле таасирдүү).
Көргөнүңүз үчүн рахмат, кызыктуу болуңуз жана баарыңыздарга дем алыш күндөрүңүздөрдү өткөрүңүз! 🙂
Биз менен болгонуңуз үчүн рахмат. Биздин макалалар сизге жагабы? Көбүрөөк кызыктуу мазмунду көргүңүз келеби? Буйрутма берүү же досторуңузга сунуштоо менен бизди колдоңуз, Habr колдонуучулары үчүн биз сиз үчүн ойлоп тапкан баштапкы деңгээлдеги серверлердин уникалдуу аналогуна 30% арзандатуу: (RAID1 жана RAID10 менен жеткиликтүү, 24 өзөккө чейин жана 40 ГБ DDR4 чейин).
Dell R730xd 2 эсе арзанбы? Бул жерде гана Нидерландыда! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 доллардан! Жөнүндө окуу
Source: www.habr.com