Wat hunn Wolverine, Deadpool a Jellyfish gemeinsam? All vun hinnen hunn eng erstaunlech Feature - Erhuelung. Natierlech, a Comics a Filmer, ass dës Fäegkeet, allgemeng ënner enger extrem limitéierter Zuel vun echte liewegen Organismen, liicht (an heiansdo ganz) iwwerdriwwen, awer et bleift ganz reell. A wat wierklech ass kann erkläert ginn, dat ass wat d'Wëssenschaftler vun der Tohoku Universitéit (Japan) decidéiert hunn an hirer neier Etude ze maachen. Wéi eng cellulär Prozesser am Kierper vun engem Jellyfish si mat Erhuelung verbonnen, wéi geet dëse Prozess weider, a wéi eng aner Supermuechten hunn dës jelly-ähnlech Kreaturen? De Bericht vun der Fuerschungsgrupp wäert eis doriwwer soen. Gitt.
Basis vun der Etude
Als éischt erklären d'Wëssenschaftler firwat se decidéiert hunn hir Opmierksamkeet op Jellyfish ze konzentréieren. D'Tatsaach ass, datt déi meescht Fuerschung am Beräich vun der Biologie mat der Participatioun vu sougenannte Modellorganismen duerchgefouert gëtt: Mais, Fruuchtmécken, Wuerm, Fësch, asw. Awer eise Planéit ass Heem fir Millioune Arten, jidderee vun deenen eng oder aner eenzegaarteg Fäegkeet huet. Dofir ass et onméiglech de Prozess vun der cellulärer Erhuelung voll ze evaluéieren andeems Dir nëmmen eng Spezies studéiert, an unzehuelen datt de studéierte Mechanismus fir all Kreaturen op der Äerd gemeinsam ass.
Wat d'Jellyfish ugeet, schwätze dës Kreaturen, duerch hir Erscheinung, vun hirer Eenzegaartegkeet, déi net awer d'Opmierksamkeet vun de Wëssenschaftler unzezéien. Dofir, ier ech d'Dissektioun vun der Fuerschung selwer ugefaang hunn, hunn ech säin Haaptpersonnage begéint.
D'Wuert "Jellyfish", dat mir gewinnt sinn d'Kreatur als solch ze nennen, bezitt sech eigentlech nëmmen op d'Bühn vum Liewenszyklus vum Cnidarian Subtype medusozoa. Cnidarians kruten esou en ongewéinlechen Numm wéinst der Präsenz vu stéierende Zellen (Cnidocyten) an hire Kierper, déi fir Juegd a Selbstverteidegung benotzt ginn. Einfach gesot, wann Dir vun engem Jellyfish gestouss gëtt, kënnt Dir dës Zellen Merci soen fir d'Péng an d'Leed.
Cnidozyten enthalen Cnidozysten, eng intrazellulär Organelle verantwortlech fir den "stéierende" Effekt. No hirem Erscheinungsbild an, deementspriechend der Applikatiounsmethod, ginn verschidden Aarte vu Cnidozyten ënnerscheet, dorënner:
- Penetranten - Fuedem mat spitzen Enden, déi de Kierper vum Affer oder Täter wéi Speer duerchbriechen, en Neurotoxin injizéieren;
- Glutinanten - plakeg a laang Fuedem, déi d'Affer ëmginn (net déi agreabelst Huge);
- volvents si kuerz thread, an deenen d'Affer einfach verwéckelt ka ginn.
Esou Net-Standard Waffen sinn erkläert vun der Tatsaach, datt Jellyfish, obwuel graziéis, sinn net besonnesch flott Kreaturen. Den Neurotoxin, deen an de Kierper vun der Réi erakënnt, paralyséiert se direkt, wat de Jellyfish vill Zäit fir eng Mëttespaus gëtt.
Jellyfish no enger erfollegräicher Juegd.
Zousätzlech zu hirer ongewéinlecher Method fir Juegd a Verteidegung, hunn Jellyfish ganz ongewéinlech Reproduktioun. Männercher produzéieren Spermien, a Weibercher produzéieren Eeër, no der Fusioun vun deenen Planulae (Larven) geformt ginn, déi sech um Buedem setzen. No enger Zäit wächst e Polyp aus der Larve, aus deem, wann d'Reife erreecht gëtt, jonk Jellyfish wuertwiertlech ofbriechen (tatsächlech, Budding geschitt). Also ginn et e puer Etappe vum Liewenszyklus, eng vun deenen ass d'Jellyfish oder Medusoid Generatioun.
Hoer Cyanea, och bekannt als Léiw Mane.
Wann d'Hoer Cyanea gefrot gi wéi d'Effizienz vun der Juegd erhéicht gëtt, géif et äntweren - méi Tentakelen. Et sinn ongeféier 60 vun hinnen am Ganzen (Cluster vu 15 Tentakelen an all Eck vun der Kuppel). Zousätzlech gëtt dës Zort vu Jellyfish als déi gréisst ugesinn, well den Duerchmiesser vun der Kuppel 2 Meter erreechen kann, an d'Tentakelen kënnen op d'Juegd bis zu 20 Meter strecken. Glécklecherweis ass dës Spezies net besonnesch "gëfteg" an dofir net fatal fir Mënschen.
De Mierwesp, am Tour, géif Qualitéit zu Quantitéit addéieren. Dës Zort Jellyfish huet och 15 Tentakelen (3 m laang) op jiddereng vun de véier Ecker vun der Kuppel, awer hir Gëft ass vill Mol méi staark wéi dee vu sengem grousse Verwandten. Et gëtt ugeholl datt de Mierwesp genuch Neurotoxin huet fir 60 Leit an 3 Minutten ëmzebréngen. Dësen Donnerwieder vun de Mierer lieft an der Küstzone vum nërdlechen Australien an Neuseeland. Laut Donnéeën vun 1884 bis 1996 sinn 63 Leit an Australien gestuerwen, awer dës Donnéeë kënnen ongenau sinn, an d'Zuel vun de fatale Begeeschterungen tëscht Mënschen a Mierwespe ka vill méi héich sinn. Wéi och ëmmer, laut Daten fir 1991-2004, ënner 225 Fäll, goufen nëmmen 8% vun den Affer hospitaliséiert, dorënner een Doud (en dräi Joer ale Kand).
Sea Wespe
Komme mer elo zréck op d'Etude, déi mir haut kucken.
Aus der Siicht vun Zellen ass de wichtegste Prozess am ganze Liewen vun all Organismus Zell Prolifératioun - de Prozess vun Wuesstem vun Kierper Stoffer duerch Zell Reproduktioun duerch Divisioun. Während dem Wuesstum vum Kierper reguléiert dëse Prozess d'Erhéijung vun der Kierpergréisst. A wann de Kierper komplett geformt ass, reguléieren d'proliferéierend Zellen de physiologeschen Austausch vun Zellen an den Ersatz vun beschiedegten duerch nei.
Cnidarians, als Schwëstergrupp vu Bilaterianer a fréie Metazoen, goufen benotzt fir evolutiv Prozesser fir vill Jore ze studéieren. Dofir sinn Cnidarians keng Ausnahm a punkto Verbreedung. Zum Beispill, während der embryonal Entwécklung vun der Mier Anemone Nematostella vectensis Zell Prolifératioun ass mat der Epithelorganisatioun koordinéiert an ass an der Tentakel Entwécklung involvéiert.
Nematostella vectensis
Ënner anerem, Cnidarians, wéi mir scho wëssen, si bekannt fir hir regenerativ Fäegkeeten. Hydra-Polypen (eng Gattung vu Séisswaasser-Sessile Coelenteraten aus der Hydroid-Klass) goufen zënter Honnerte vu Joer als déi populärst ënner Fuerscher ugesinn. Prolifératioun, aktivéiert duerch stierwen Zellen, dréit de Prozess vun der Regeneratioun vum Basalkopf vun der Hydra aus. Den Numm vun dëser Kreatur weist op eng mythesch Kreatur bekannt fir seng Erhuelung - d'Lernaean Hydra, déi Hercules konnt besiegen.
Och wann regenerativ Fäegkeeten mat der Verbreedung verbonne sinn, bleift et onkloer genau wéi dësen celluläre Prozess ënner normale Bedéngungen a verschiddene Stadien vun der Entwécklung vum Organismus geschitt.
Jellyfish, déi e komplexe Liewenszyklus besteet aus zwee Reproduktiounsstadien (vegetativ a sexuell), déngen als exzellente Modell fir d'Prolifératioun ze studéieren.
An dësem Wierk ass d'Roll vum Haaptstudéierten Individuum vun de Jellyfish vun der Art Cladonema pacificum gespillt. Dës Spezies lieft virun der Küst vu Japan. Am Ufank huet dës Jellyfish 9 Haapttentakelen, déi sech an der Gréisst (wéi de ganze Kierper) während der Entwécklung zu engem Erwuessene begéinen an ze vergréisseren. Dës Fonktioun erlaabt eis am Detail all Mechanismen ze studéieren, déi an dësem Prozess involvéiert sinn.
Zousätzlech zu Cladonema pacificum D'Etude huet och aner Zorte vu Jellyfish gekuckt: Cytaeis uchidae и Rathkea octopunctata.
Fuerschungsresultater
Fir de raimleche Muster vun der Zellproliferatioun an der Cladonema medusa ze verstoen, hunn d'Wëssenschaftler 5-ethynyl-2'-Deoxyuridin (EdU) Faarf benotzt, déi Zellen an S-Phase* oder Zellen déi et scho passéiert hunn.
S-Phase* - d'Phase vum Zellzyklus an deem d'DNA Replikatioun geschitt.
Virausgesat dat Cladonema erhéicht dramatesch a Gréisst a weist Tentakel Verzweigung wärend der Entwécklung (1A-1C), kann d'Verdeelung vun proliferéierend Zellen während der Reifung änneren.
Bild Nr 1: Fonctiounen vun Zell Prolifératioun am jonke Cladonema.
Wéinst dëser Feature war et méiglech de Mechanismus vun der Zellproliferatioun bei jonken (Dag 1) a sexuell reife (Dag 45) Jellyfish ze studéieren.
Bei Juvenile Jellyfish goufen EdU-positiv Zellen an héijen Zuelen am ganze Kierper fonnt, dorënner de Schirm, Manubrium (d'Ënnerstëtzungsorgan vun der mëndlecher Kavitéit bei Jellyfish), an Tentakelen, onofhängeg vun der Zäit vun der EdU Belaaschtung (1D-1K и 1N-1O, EdU: 20 µM (mikromolar) no 24 Stonnen).
Ganz e puer EdU-positiv Zellen goufen am Manubrium fonnt (1F и 1G), awer am Regenschirm war hir Verdeelung ganz eenheetlech, besonnesch an der baussenzeger Schuel vum Regenschirm (exumbrella, 1H-1K). An den Tentakelen waren EdU-positiv Zellen héich clusteréiert (1N). D'Benotzung vun engem mitotesche Marker (PH3 Antikörper) huet et méiglech gemaach ze verifizéieren datt EdU-positiv Zellen proliferéierend Zellen sinn. PH3-positiv Zellen goufen souwuel am Regenschirm wéi och am Tentakel-Knollen fonnt (1L и 1P).
An den Tentakelen goufen mitotesch Zellen haaptsächlech am Ektoderm fonnt (1P), wärend am Regenschirm déi proliferéierend Zellen an der Uewerflächeschicht (1M).
Bild Nr 2: Fonctiounen vun Zell Prolifératioun am reife Cladonema.
Bei jonken a reife Individuen goufen EdU-positiv Zellen a groussen Zuelen am ganze Kierper fonnt. Am Umbel goufen EdU-positiv Zellen méi dacks an der iwwerflächlecher Schicht fonnt wéi an der ënneschter Schicht, wat ähnlech wéi Observatioune bei Jugendlechen ass (2A-2D).
Awer an den Tentakelen war d'Situatioun e bëssen anescht. EdU-positiv Zellen hu sech an der Basis vum Tentakel (Knollen) accumuléiert, wou zwee Stärekéip op béide Säiten vun der Knollen fonnt goufen (2E и 2F). Bei jonke Leit goufen ähnlech Akkumulationen och observéiert (1N), d.h. d'Tentakel Knollen kënnen d'Haaptrei Beräich vun der Verbreedung uechter d'Medusoid Stadium sinn. Et ass virwëtzeg datt am Manubrium vun erwuessene Individuen d'Zuel vun den EdU-positiven Zellen wesentlech méi grouss war wéi bei Jugendlechen (2G и 2H).
D'Tëscheresultat ass datt d'Zellproliferatioun gläichméisseg am Regenschirm vun engem Jellyfish ka geschéien, awer an den Tentakelen ass dëse Prozess ganz lokaliséiert. Dofir kann et ugeholl ginn datt eenheetlech Zellproliferatioun Kierperwachstum an Tissuehomeostasis kontrolléiere kann, awer Cluster vu proliferéierend Zellen no bei den Tentakel Knollen sinn an der Tentakel Morphogenese involvéiert.
Wat d'Kierperentwécklung selwer ugeet, spillt d'Prolifératioun eng wichteg Roll am Kierperwachstum.
Bild #3: D'Wichtegkeet vun der Verbreedung am Prozess vum Kierperwachstum vun engem Jellyfish.
Fir dëst an der Praxis ze testen, hunn d'Wëssenschaftler de Kierperwachstum vu Jellyfish iwwerwaacht, ugefaange mat jonken Individuen. Et ass am einfachsten d'Gréisst vum Kierper vun engem Jellyfish duerch seng Kuppel ze bestëmmen, well se gläichméisseg an am direkte Verhältnis zum ganze Kierper wächst.
Mat normaler Ernierung an Laboratoire Konditiounen erhéicht d'Kuppelgréisst staark ëm 54.8% an den éischte 24 Stonnen - vun 0.62 ± 0.02 mm2 op 0.96 ± 0.02 mm2. Iwwer déi nächst 5 Deeg vun Observatioune erhéicht d'Gréisst lues a glat op 0.98 ± 0.03 mm2 (3A-3С).
Jellyfish aus enger anerer Grupp, déi vu Liewensmëttel entzunn waren, sinn net gewuess, awer schrumpfen (rout Linn op der Grafik 3С). Cellulär Analyse vu hongereg Jellyfish huet d'Präsenz vun enger extrem klenger Zuel vun EdU Zellen gewisen: 1240.6 ± 214.3 bei Jellyfish aus der Kontrollgruppe an 433.6 ± 133 bei Honger (3D-3H). Dës Observatioun kann direkt Beweiser sinn datt d'Ernährung direkt de Verbreedungsprozess beaflosst.
Fir dës Hypothese ze testen, hunn d'Wëssenschaftler eng pharmakologesch Assay gemaach, an där se d'Progressioun vum Zellzyklus blockéiert hunn mat Hydroxyurea (CH4N2O2), en Zellzyklus-Inhibitor deen G1 Arrêt verursaacht. Als Resultat vun dëser Interventioun sinn d'S-Phas Zellen, déi virdru mat EdU entdeckt goufen, verschwonnen (3I-3L). Also, Jellyfish, déi dem CH4N2O2 ausgesat waren, hu kee Kierperwachstum gewisen, am Géigesaz zu der Kontrollgruppe (3M).
Déi nächst Etapp vun der Etude war eng detailléiert Etude vun de branching tentakelen vun Jellyfish fir d'Annahme ze bestätegen, datt lokal Prolifératioun vun Zellen an der tentakelen zu hirer Morphogenesis bäidroen.
Bild Nr.
D'Tentakelen vun engem jonke Jellyfish hunn eng Branche, awer mat der Zäit erhéicht hir Zuel. A Laboratoire Bedingungen ass d'Verzweigung 3 Mol am néngten Dag vun der Observatioun eropgaang (4A и 4С).
Nach eng Kéier, wann CH4N2O2 benotzt gouf, gouf keng Verzweigung vun den Tentakelen beobachtet, awer nëmmen eng Branche (4B и 4C). Et ass virwëtzeg datt d'Entfernung vu CH4N2O2 aus dem Kierper vu Jellyfish de Prozess vun der Verzweigung vun den Tentakelen restauréiert huet, wat d'Reversibilitéit vun der Drogeninterventioun beweist. Dës Observatioune weisen kloer d'Wichtegkeet vun der Verbreedung fir Tentakel Entwécklung un.
Cnidarians wieren net Cnidarians ouni Nematocyten (Cnidocyten, dh Cnidarians). Bei der Jellyfish Art Clytia hemisphaerica liwweren Stammzellen an de Tentakel-Knollen Nematozysten un d'Spëtze vun den Tentakelen genee wéinst der Zellproliferatioun. Natierlech hunn d'Wëssenschaftler decidéiert dës Ausso och ze testen.
Fir all Verbindung tëscht Nematocysts a Prolifératioun z'entdecken, gouf en nuklear Fleckfaarf benotzt, deen Poly-γ-Glutamat synthetiséiert an der Nematocyst Mauer (DAPI, dh 4',6-diamidino-2-phenylindole) markéiere kann.
Poly-γ-Glutamat Faarwen erlaabt eis d'Gréisst vun Nematozyten ze schätzen, rangéiert vun 2 bis 110 μm2 (4D-4G). Eng Zuel vun eidelen Nematozysten goufen och identifizéiert, dat heescht, sou Nematozyte goufen ofgeschaaft (4D-4G).
D'Proliferatiounsaktivitéit an de Jellyfish-Tentakelen gouf getest andeems d'Voiden an Nematozyten no der Zellzyklus Blockéierung mat CH4N2O2 studéiert hunn. Den Undeel vun eidelen Nematocyten an Jellyfish no Drogeninterventioun war méi héich wéi an der Kontrollgruppe: 11.4% ± 2.0% bei Jellyfish aus der Kontrollgruppe an 19.7% ± 2.0% bei Jellyfish mat CH4N2O2 (4D-4G и 4H). Dofir, och no der Erschöpfung, ginn Nematocyte weider aktiv mat Proliferatiounsprogenitorzellen geliwwert, wat den Afloss vun dësem Prozess net nëmmen op d'Entwécklung vun Tentakelen bestätegt, awer och op Nematogenese an hinnen.
Déi interessantst Etapp war d'Studie vun de regenerativen Fäegkeeten vu Jellyfish. Bedenkt déi héich Konzentratioun vu proliferativen Zellen an der Tentakelbulb vu reife Jellyfish Cladonema, Wëssenschaftler hunn decidéiert d'Regeneratioun vun Tentakelen ze studéieren.
Bild Nr 5: den Effekt vun der Verbreedung op Tentakel Erhuelung.
No der Dissektioun vun den Tentakelen an der Basis gouf e Regeneratiounsprozess observéiert (5A-5D). Wärend den éischte 24 Stonnen ass Heelung am Schnëttgebitt geschitt (5B). Um zweeten Dag vun der Observatioun huet den Tipp ugefaang ze verlängeren a Branchen erschéngen (5С). Um fënneften Dag war den Tentakel komplett verzweigt (5D), Dofir kann d'Tentakelregeneratioun no der Verlängerung normaler Tentakel Morphogenese verfollegen.
Fir déi initial Stuf vun der Erhuelung besser ze studéieren, hunn d'Wëssenschaftler d'Verdeelung vu proliferéierend Zellen analyséiert mat PH3-Faarwen fir mitotesch Zellen ze visualiséieren.
Wärend opdeelende Zellen dacks bei der amputéierter Regioun observéiert goufen, goufen mitotesch Zellen an ongeschniddene Kontrolltentakel-Knollen verspreet (5E и 5F).
Quantifikatioun vun PH3-positiven Zellen präsent an den Tentakel Knollen huet eng bedeitend Erhéijung vun PH3-positiven Zellen an den Tentakel Knollen vun Amputéierten am Verglach zu Kontrollen opgedeckt (5G). Als Conclusioun sinn déi initial regenerativ Prozesser begleet vun enger aktiver Erhéijung vun der Zellproliferatioun an den Tentakel Knollen.
Den Effet vun der Verbreedung op d'Regeneratioun gouf getest andeems d'Zellen mat CH4N2O2 blockéiert goufen nodeems de Tentakel ofgeschnidden ass. An der Kontrollgruppe ass d'Tentakelverlängerung no der Amputatioun normalerweis geschitt, wéi erwaart. Awer an der Grupp op där CH4N2O2 applizéiert gouf, ass d'Verlängerung net geschitt, trotz normaler Woundheilung (5H). An anere Wierder, Heelung wäert op alle Fall optrieden, awer Verbreedung ass noutwendeg fir eng korrekt Tentakel Erhuelung.
Endlech hunn d'Wëssenschaftler décidéiert d'Prolifératioun an aner Arten vu Jellyfish ze studéieren, nämlech Cytaeis и Rathkea.
Bild #6: Verglach vun der Verbreedung an Cytaeis (lénks) a Rathkea (riets) Jellyfish.
У Cytaeis medusa EdU-positiv Zellen goufen am Manubrium, Tentakel Knollen an den ieweschten Deel vum Regenschirm observéiert (6A и 6B). Plaz vun identifizéierten PH3-positiven Zellen an Cytaeis ganz ähnlech ze Cladonemaawer et ginn e puer Ënnerscheeder (6C и 6D). Awer um Rathkea EdU-positiv an PH3-positiv Zellen goufen bal ausschliesslech an der Regioun vum Manubrium an Tentakel Knollen fonnt (6E-6H).
Et ass och interessant datt proliferéierend Zellen dacks an den Nieren vu Jellyfish festgestallt goufen Rathkea (6E-6G), wat d'asexual Aart vun der Reproduktioun vun dëser Spezies reflektéiert.
Wann Dir d'Informatioun berécksiichtegt, kann et ugeholl ginn datt d'Zellproliferatioun an den Tentakel-Knollen net nëmmen an enger Spezies vu Jellyfish geschitt, obwuel et Ënnerscheeder wéinst Differenzen an der Physiologie a Morphologie sinn.
Fir e méi detailléierte Verständnis vun den Nuancen vun der Studie, ech recommandéieren e Bléck op .
Epilogue
Ee vu menge Liiblings literaresche Personnagen ass den Hercule Poirot. Den intelligenten Detektiv huet ëmmer besonnesch Opmierksamkeet op kleng Detailer bezuelt, déi anerer geduecht hunn, onwichteg wieren. Wëssenschaftler si vill wéi Detektiven, sammelen all Beweiser déi se fanne fir all d'Froe vun der Enquête ze beäntweren an de "Täter" erauszefannen.
Egal wéi selbstverständlech et kléngt, ass d'Regeneratioun vu Jellyfishzellen direkt mat der Verbreedung verbonnen - en integralen Prozess an der Entwécklung vun Zellen, Stoffer an, als Konsequenz, de ganzen Organismus. Eng méi grëndlech Studie vun dësem ëmfaassende Prozess erlaabt eis d'molekulare Mechanismen besser ze verstoen, déi et ënnerleien, wat am Tour net nëmmen d'Gamme vun eisem Wëssen erweidert, awer och direkt eist Liewen beaflosst.
Freideg off-top:
Mäerz vu Jellyfish vun der Aurelia Art, gestéiert vun engem Feinde mam ongewéinlechen Numm "frittéiert Ee Jellyfish", d.h. frittéiert Ee Jellyfish (Planéit Äerd, voiceover - David Attenborough).
Et ass kee Jellyfish, mä dës Déift-Mier Kreatur (de Pelikan-ähnlechen Largemouth) gëtt net dacks fotograféiert (d'Reaktioun vun de Fuerscher ass einfach beréierend).
Merci fir d'Liesen, bleift virwëtzeg a wënschen e schéine Weekend Kärelen! 🙂
Merci datt Dir bei eis bleift. Hutt Dir eis Artikelen gär? Wëllt Dir méi interessant Inhalt gesinn? Ënnerstëtzt eis andeems Dir eng Bestellung maacht oder Frënn empfeelt, 30% Remise fir Habr Benotzer op engem eenzegaartegen Analog vun Entry-Level Serveren, dee vun eis fir Iech erfonnt gouf: (verfügbar mat RAID1 an RAID10, bis zu 24 Kären a bis zu 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 Mol méi bëlleg? Nëmmen hei an Holland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - vun $99! Liest iwwer
Source: will.com