Naon anu Wolverine, Deadpool sareng Jellyfish gaduh umum? Sadayana gaduh fitur anu luar biasa - regenerasi. Tangtosna, dina komik sareng pilem, kamampuan ieu, umum di antara jumlah anu terbatas tina organisme hirup nyata, rada (jeung kadang pisan) digedekeun, tapi tetep nyata pisan. Sareng naon anu nyata tiasa dijelaskeun, nyaéta anu diputuskeun ku para ilmuwan ti Universitas Tohoku (Jepang) dina pangajaran anyarna. Prosés sélulér naon dina awak ubur-ubur anu aya hubunganana sareng regenerasi, kumaha prosés ieu lumangsung, sareng naon kakuatan-kakuatan anu sanés anu gaduh mahluk sapertos jelly ieu? Laporan grup panalungtikan bakal ngabejaan urang ngeunaan ieu. indit.
Dasar panalungtikan
Anu mimiti, para ilmuwan ngajelaskeun naha maranéhna mutuskeun pikeun museurkeun perhatian maranéhanana dina jellyfish. Kanyataan yén kalolobaan panalungtikan dina widang biologi dilaksanakeun kalayan partisipasi anu disebut organisme modél: beurit, laleur buah, cacing, lauk, jsb. Tapi planét urang téh imah jutaan spésiés, nu masing-masing boga hiji atawa pangabisa unik séjén. Akibatna, mustahil pikeun pinuh ngevaluasi prosés régenerasi sélular ku ngan ukur diajar hiji spésiés, sareng nganggap yén mékanisme anu ditaliti bakal umum pikeun sadaya mahluk di Bumi.
Sedengkeun pikeun ubur-ubur, mahluk ieu, ku penampilan maranéhanana, nyarita ngeunaan uniqueness maranéhanana, nu teu bisa tapi narik perhatian élmuwan. Ku alatan éta, saméméh dimimitian dissection tina panalungtikan sorangan, kuring papanggih tokoh utama na.
Kecap "ubur-ubur," anu biasa urang nyebat mahluk sapertos kitu, saleresna ngan ukur ngarujuk kana tahap siklus kahirupan subtipe cnidaria. medusozoa. Cnidarians nampi nami anu teu biasa kusabab ayana sél stinging (cnidocytes) dina awakna, anu dianggo pikeun moro sareng pertahanan diri. Kantun nempatkeun, nalika anjeun disegat ku ubur-ubur, anjeun tiasa ngahaturkeun nuhun ka sél ieu pikeun nyeri sareng sangsara.
Cnidocytes ngandung cnidocysts, hiji organél intrasélular jawab pangaruh "stinging". Numutkeun penampilan na, sasuai, metoda aplikasi, sababaraha jenis cnidocytes dibédakeun, diantarana nyaéta:
- penetrants - threads kalawan tungtung nunjuk nu Pierce awak korban atawa palaku kawas tumbak, injecting neurotoxin a;
- glutinants - benang caket sareng panjang anu nutupan korban (sanés nangkeup anu paling pikaresepeun);
- volvents mangrupakeun threads pondok nu korban bisa kalayan gampang jadi entangled.
Pakarang non-standar sapertos dijelaskeun ku kanyataan yén jellyfish, sanaos anggun, sanés mahluk anu lincah. Neurotoxin anu asup kana awak mangsana langsung ngalumpuhkeunana, anu masihan ubur-ubur waktos seueur waktos istirahat siang.
Jellyfish sanggeus moro suksés.
Salian metode moro sareng pertahanan anu teu biasa, ubur-ubur gaduh réproduksi anu teu biasa. Jalu ngahasilkeun spérma, jeung bikang ngahasilkeun endog, sanggeus fusi nu planulae (larva) kabentuk, settling di handap. Saatos sababaraha waktos, polip tumbuh tina larva, ti mana, nalika ngahontal kematangan, ubur-ubur ngora sacara harfiah peupeus (saleresna, budding lumangsung). Ku kituna, aya sababaraha tahapan daur hirup, salah sahijina nyaéta ubur-ubur atawa generasi medusoid.
Sianea buluan, ogé katelah surai singa.
Upami cyanea buluan ditaros kumaha ningkatkeun efisiensi moro, éta bakal ngajawab - langkung tentakel. Jumlahna kira-kira 60 di antarana (kluster 15 tentakel dina unggal pojok kubah). Salaku tambahan, ubur-ubur jinis ieu dianggap panggedéna, sabab diaméter kubah tiasa ngahontal 2 méter, sareng tentakel tiasa manjang dugi ka 20 méter nalika moro. Untungna, spésiés ieu teu utamana "toksik" sahingga teu fatal pikeun manusa.
Nyiruan laut, kahareupna bakal nambahan kualitas kana kuantitas. Jellyfish jenis ieu ogé boga 15 tentacles (3 m panjangna) dina unggal opat juru kubah, tapi venom maranéhanana sababaraha kali leuwih kuat batan nu relatif badag na. Hal ieu dipercaya yén tawon laut boga cukup neurotoxin pikeun maéhan 60 urang dina 3 menit. Ieu badai laut hirup di zona basisir Australia kalér jeung Selandia Anyar. Numutkeun data ti 1884 nepi ka 1996, 63 urang maot di Australia, tapi data ieu bisa jadi teu akurat, sarta jumlah papanggihan fatal antara manusa jeung tawon laut bisa jadi leuwih luhur. Tapi, nurutkeun data pikeun 1991-2004, diantara 225 kasus, ngan 8% korban dirawat di rumah sakit, kaasup hiji maot (anak umur tilu taun).
nyiruan laut
Ayeuna hayu urang balik deui kana pangajaran anu urang tingali ayeuna.
Tina sudut pandang sél, prosés anu paling penting dina sakabéh kahirupan organisme naon waé nyaéta proliferasi sél - prosés tumuwuhna jaringan awak ngaliwatan réproduksi sél ku ngabagi. Salila tumuwuhna awak, prosés ieu ngatur kanaékan ukuran awak. Sareng nalika awak kabentuk pinuh, sél proliferasi ngatur pertukaran fisiologis sél sareng ngagentos anu rusak ku anu énggal.
Cnidarians, salaku adina grup bilaterian jeung metazoans mimiti, geus dipaké pikeun diajar prosés évolusionér salila sababaraha taun. Ku alatan éta, cnidarians aya iwal dina hal proliferasi. Contona, dina mangsa ngembangkeun émbrionik anemone laut Nematostella vectensis proliferasi sél ieu ngagabung jeung organisasi épitél sarta kalibet dina ngembangkeun tentacles.
Nematostella vectensis
Diantara hal séjén, cnidarians, sakumaha geus urang terang, dipikawanoh pikeun abilities regenerative maranéhanana. Hydra polyps (genus sessile cai tawar coelenterates ti kelas hydroid) geus dianggap paling populer di kalangan peneliti salila ratusan taun. Proliferasi, diaktipkeun ku sél maot, micu prosés regenerasi sirah basal hidra. Ngaran pisan mahluk ieu alludes ka mahluk mitis dipikawanoh pikeun regenerasi na - Lernaean Hydra, nu Hercules bisa ngéléhkeun.
Sanajan kamampuh regeneratif geus numbu ka proliferasi, tetep can écés persis kumaha prosés sélular ieu lumangsung dina kaayaan normal dina tahap béda tina ngembangkeun organisme.
Ubur-ubur, anu ngagaduhan siklus kahirupan anu kompleks anu diwangun ku dua tahapan baranahan (vegetatif sareng seksual), janten modél anu saé pikeun diajar proliferasi.
Dina karya ieu, peran individu diajar utama dicoo ku jellyfish spésiés Cladonema pacificum. Spésiés ieu hirup di basisir Jepang. Mimitina, ubur-ubur ieu boga 9 tentacles utama, nu mimiti cabang jeung ngaronjat ukuranana (kawas sakabeh awak) salila ngembangkeun ka sawawa. Fitur ieu ngamungkinkeun urang pikeun diajar sacara rinci sadaya mékanisme anu kalibet dina prosés ieu.
Sareng deuih Cladonema pacificum Panaliti ogé ningali jinis ubur-ubur anu sanés: Cytaeis uchidae и Rathkea octopunctata.
Hasil panilitian
Pikeun ngartos pola spasial proliferasi sél dina Cladonema medusa, para ilmuwan ngagunakeun 5-éthynyl-2'-deoxyuridine (EdU) staining, nu labél sél dina. Fase S* atawa sél nu geus kaliwat eta.
Fase S* - fase siklus sél dimana réplikasi DNA lumangsung.
Ngémutan éta Cladonema naék sacara drastis dina ukuran sareng nunjukkeun cabang tentakel nalika pangwangunan (1A-1C), sebaran sél proliferasi bisa robah sapanjang maturation.
Gambar No 1: fitur proliferasi sél dina Cladonema ngora.
Alatan fitur ieu, mungkin pikeun diajar mékanisme proliferasi sél boh ngora (dinten 1) sareng dewasa sacara séksual (dinten 45) ubur-ubur.
Dina ubur-ubur juvenile, sél-sél EdU-positip kapanggih dina jumlah anu ageung sapanjang awak, kalebet umbel, manubrium (organ pangrojong rohangan lisan dina ubur-ubur), sareng tentakel, henteu paduli waktos paparan EdU (1D-1K и 1N-1O, EdU: 20 µM (mikromolar) saatos 24 jam).
Sababaraha sél EdU-positip kapanggih dina manubrium (1F и 1G), tapi dina payung distribusina seragam pisan, khususna dina cangkang luar payung (exumbrella, 1H-1K). Dina tentacles, sél EdU-positip kacida clustered (1N). Pamakéan spidol mitosis (antibodi PH3) ngamungkinkeun pikeun pariksa yén sél-sél EdU-positip mangrupikeun sél proliferasi. Sél PH3-positip kapanggih dina duanana payung jeung bohlam tentacle (1L и 1P).
Dina tentakel, sél mitosis utamana kapanggih dina éktoderm (1P), sedengkeun dina payung sél proliferasi aya dina lapisan permukaan (1M).
Gambar No 2: fitur proliferasi sél dina Cladonema dewasa.
Dina duanana individu ngora jeung dewasa, sél EdU-positip kapanggih dina jumlah badag sakuliah awak. Dina umbel, sél EdU-positip leuwih mindeng kapanggih dina lapisan deet ti di lapisan handap, nu sarupa jeung observasi dina juveniles (2A-2D).
Tapi dina tentacles kaayaan éta rada béda. Sél EdU-positip akumulasi dina dasar tentacle (bohlam), dimana dua klaster kapanggih dina dua sisi bohlam (2E и 2F). Dina individu ngora, akumulasi anu sami ogé ditingali (1N), nyaéta. bulbs tentacle bisa jadi wewengkon utama proliferasi sapanjang tahap medusoid. Panasaran yén dina manubrium individu sawawa jumlah sél EdU-positip sacara signifikan langkung ageung tibatan di juveniles (2G и 2H).
Hasil panengah nyaéta proliferasi sél bisa lumangsung sacara seragam dina payung ubur-ubur, tapi dina tentacles prosés ieu pisan localized. Ku alatan éta, bisa dianggap yén proliferasi sél seragam bisa ngadalikeun tumuwuhna awak jeung homeostasis jaringan, tapi klaster sél proliferasi deukeut bulbs tentacle aub dina morphogenesis tentacle.
Dina hal ngembangkeun awak sorangan, proliferasi maénkeun peran penting dina tumuwuhna awak.
Gambar #3: Pentingna proliferasi dina prosés tumuwuhna awak ubur-ubur.
Pikeun nguji ieu dina prakna, élmuwan diawaskeun tumuwuhna awak jellyfish, dimimitian ku individu ngora. Panggampangna pikeun nangtukeun ukuran awak ubur-ubur ku kubahna, sabab éta tumbuh merata sareng saimbang langsung kana sakumna awak.
Kalayan dahar normal dina kaayaan laboratorium, ukuran kubah naek drastis ku 54.8% salila 24 jam kahiji - ti 0.62 ± 0.02 mm2 ka 0.96 ± 0.02 mm2. Salila 5 poé observasi saterusna, ukuranana ngaronjat lalaunan jeung lancar nepi ka 0.98 ± 0.03 mm2 (3A-3S).
Ubur-ubur ti grup sejen, anu dicabut dahareun, teu tumuwuh, tapi shrank (garis beureum dina grafik 3S). Analisis sélular ubur-ubur kalaparan nunjukkeun ayana sajumlah leutik sél EdU: 1240.6 ± 214.3 dina ubur-ubur ti kelompok kontrol sareng 433.6 ± 133 dina kalaparan (3D-3H). Observasi ieu bisa jadi bukti langsung yén gizi langsung mangaruhan prosés proliferasi.
Pikeun nguji hipotésis ieu, para ilmuwan ngalaksanakeun uji farmakologis dimana aranjeunna meungpeuk kamajuan siklus sél nganggo hydroxyurea (CH4N2O2), inhibitor siklus sél anu nyababkeun panangkepan G1. Salaku hasil tina campur ieu, sél-sél fase-S saméméhna dideteksi maké EdU ngiles (3I-3L). Ku kituna, ubur-ubur anu kakeunaan CH4N2O2 henteu nunjukkeun pertumbuhan awak, henteu sapertos kelompok kontrol (3M).
Tahap satuluyna ulikan ieu ulikan lengkep ngeunaan tentacles branching of jellyfish guna mastikeun asumsi yén proliferasi lokal sél dina tentacles nyumbang kana morphogenesis maranéhanana.
Gambar No 4: pangaruh proliferasi lokal dina tumuwuhna branching of jellyfish tentacles.
Tentacles ubur-ubur ngora boga hiji cabang, tapi kana waktu jumlah maranéhanana ngaronjat. Dina kaayaan laboratorium, cabang ningkat 3 kali dina dinten kasalapan observasi (4A и 4S).
Sakali deui, nalika CH4N2O2 dianggo, henteu aya cabang tina tentakel anu ditingali, tapi ngan ukur hiji cabang (4B и 4C). Éta panasaran yén ngaleupaskeun CH4N2O2 tina awak jellyfish malikkeun prosés branching tina tentacles, nu nunjukkeun reversibility tina campur ubar. Observasi ieu jelas nunjukkeun pentingna proliferasi pikeun ngembangkeun tentacle.
Cnidarians moal bakal cnidarians tanpa nematocytes (cnidocytes, nyaéta, cnidarians). Dina spésiés ubur-ubur Clytia hemisphaerica, sél stém dina bulbs tentacle nyadiakeun nematocysts ka ujung tentacles persis alatan proliferasi sél. Alami, para ilmuwan mutuskeun pikeun nguji pernyataan ieu ogé.
Pikeun ngadeteksi hubungan naon waé antara nematocysts sareng proliferasi, pewarna pewarna nuklir anu tiasa nyirian poli-γ-glutamat disintésis dina témbok nematocyst (DAPI, nyaéta 4′,6-diamidino-2-phenylindole) dianggo.
Pewarnaan poli-γ-glutamat ngamungkinkeun urang pikeun ngira-ngira ukuran nematosit, mimitian ti 2 dugi ka 110 μm2 (4D-4G). Sajumlah nematocysts kosong ogé diidentifikasi, nyaeta, nematocytes sapertos anu depleted (4D-4G).
Aktivitas proliferasi dina tentakel ubur-ubur diuji ku cara ngulik rongga dina nematosit saatos blokir siklus sél sareng CH4N2O2. Proporsi nematosit kosong dina ubur-ubur saatos intervensi narkoba langkung luhur tibatan dina kelompok kontrol: 11.4% ± 2.0% dina ubur-ubur ti kelompok kontrol sareng 19.7% ± 2.0% dina ubur-ubur kalayan CH4N2O2 (4D-4G и 4H). Akibatna, sanajan sanggeus kacapean, nematocytes terus aktip disadiakeun kalawan proliferasi sél progenitor, nu confirms pangaruh prosés ieu teu ukur dina ngembangkeun tentacles, tapi ogé dina nematogenesis di aranjeunna.
Tahap paling istiméwa éta ulikan ngeunaan kamampuh regenerative jellyfish. Mertimbangkeun konsentrasi luhur sél proliferatif dina bohlam tentacle of jellyfish dewasa Cladonema, élmuwan mutuskeun pikeun diajar regenerasi tentacles.
Gambar No 5: pangaruh proliferasi on regenerasi tentacle.
Saatos dissection tina tentacles dina dasar, prosés regenerasi dititénan (5A-5D). Salila 24 jam kahiji, penyembuhan lumangsung di wewengkon incision (5B). Dina dinten kadua pangamatan, tip mimiti manjang sareng dahan némbongan (5S). Dina dinten kalima, tentakel parantos bercabang lengkep (5D), kituna, regenerasi tentacle bisa nuturkeun morfogenesis tentacle normal sanggeus elongation.
Pikeun leuwih hadé nalungtik tahap awal regenerasi, para élmuwan nganalisis distribusi sél proliferasi ngagunakeun PH3 staining pikeun visualize sél mitosis.
Nalika ngabagi sél sering dititénan caket daérah anu diamputasi, sél mitosis disebarkeun dina bohlam tentacled kontrol anu henteu dipotong (5E и 5F).
Kuantifikasi sél PH3-positip hadir dina bulbs tentacle ngungkabkeun paningkatan signifikan dina sél PH3-positip dina bulbs tentacle of amputees dibandingkeun kontrol (5G). Salaku kacindekan, prosés regeneratif awal dibarengan ku paningkatan aktif dina proliferasi sél dina bulbs tentacle.
Pangaruh proliferasi dina regenerasi diuji ku meungpeuk sél kalayan CH4N2O2 saatos motong tentakel. Dina grup kontrol, elongation tentacle sanggeus amputasi lumangsung normal, saperti nu diharapkeun. Tapi dina grup dimana CH4N2O2 diterapkeun, elongation henteu lumangsung, sanajan penyembuhan tatu normal (5H). Dina basa sejen, penyembuhan bakal lumangsung dina sagala hal, tapi proliferasi diperlukeun pikeun regenerasi tentacle ditangtoskeun.
Tungtungna, para ilmuwan mutuskeun pikeun diajar proliferasi dina spésiés séjén ubur-ubur, nyaéta Cytaeis и Rathkea.
Gambar #6: Babandingan proliferasi di Cytaeis (kénca) sareng Rathkea (katuhu) ubur-ubur.
У Cytaeis medusa EdU-positip sél dititénan dina manubrium, bulbs tentacle jeung bagian luhur payung (6A и 6V). Lokasi sél anu diidentifikasi PH3-positip di Cytaeis sarupa pisan Cladonema, tapi aya sababaraha bédana (6C и 6D). Tapi di Rathkea Sél EdU-positip sareng PH3-positip kapanggih ampir sacara éksklusif di daérah manubrium sareng bulbs tentacle (6E-6H).
Éta ogé pikaresepeun yén sél proliferasi sering dideteksi dina ginjal jellyfish Rathkea (6E-6G), anu ngagambarkeun jinis réproduksi aséksual spésiés ieu.
Nyandak kana akun informasi diala, bisa nganggap yén proliferasi sél lumangsung dina bulbs tentacle teu ukur dina hiji spésiés jellyfish, sanajan aya béda alatan béda dina fisiologi jeung morfologi.
Pikeun kenalan anu langkung rinci sareng nuansa pangajaran, kuring nyarankeun ningali .
epilog
Salah sahiji karakter sastra favorit kuring nyaéta Hercule Poirot. Detektif anu cerdik sok merhatoskeun detil-detil leutik anu disangka ku batur henteu penting. Élmuwan sapertos detektif, ngumpulkeun sadaya bukti anu aranjeunna tiasa mendakan pikeun ngajawab sagala patarosan panalungtikan sareng terangkeun "penjahat".
Perkara teu sabaraha atra eta bisa disada, regenerasi sél jellyfish langsung patali jeung proliferasi - hiji prosés integral dina ngembangkeun sél, jaringan jeung, salaku konsekuensi, sakabéh organisme. Panaliti anu langkung lengkep ngeunaan prosés komprehensif ieu bakal ngajantenkeun urang langkung ngartos mékanisme molekular anu aya dina dasarna, anu bakal, kahareupna, henteu ngan ukur ngalegaan jangkauan pangaweruh urang, tapi ogé langsung mangaruhan kahirupan urang.
Jumaah kaluar-luhur:
Maret ubur-ubur spésiés Aurelia, kaganggu ku prédator kalayan nami anu teu biasa "ubur-ubur endog goreng", i.e. jellyfish endog goreng (Planet Bumi, voice-over ku David Attenborough).
Ieu sanes ubur-ubur, tapi mahluk laut jero ieu (nu pelikan-kawas largemouth) teu mindeng difoto (réaksi peneliti ngan saukur noel).
Hatur nuhun pikeun nonton, tetep panasaran sarta boga sabtu minggu hébat dulur! 🙂
Hatur nuhun pikeun tetep sareng kami. Naha anjeun resep artikel kami? Hoyong ningali eusi anu langkung narik? Dukung kami ku cara nempatkeun pesenan atanapi nyarankeun ka babaturan, Diskon 30% pikeun pangguna Habr dina analog unik tina server tingkat éntri, anu diciptakeun ku kami pikeun anjeun: (sadia kalawan RAID1 na RAID10, nepi ka 24 cores sarta nepi ka 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kali langkung mirah? Ngan di dieu di Walanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ti $99! Baca ngeunaan
sumber: www.habr.com