Je, Wolverine, Deadpool na Jellyfish wanafanana nini? Wote wana kipengele cha kushangaza - kuzaliwa upya. Bila shaka, katika Jumuia na sinema, uwezo huu, wa kawaida kati ya idadi ndogo sana ya viumbe hai halisi, ni kidogo (na wakati mwingine sana) huzidishwa, lakini inabakia kweli sana. Na kile ambacho ni halisi kinaweza kuelezewa, ambacho ndicho wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Tohoku (Japan) waliamua kufanya katika utafiti wao mpya. Ni michakato gani ya seli katika mwili wa jeli inayohusishwa na kuzaliwa upya, mchakato huu unaendeleaje, na viumbe hawa wanaofanana na jeli wana uwezo gani mwingine? Ripoti ya kikundi cha utafiti itatuambia kuhusu hili. Nenda.
Msingi wa utafiti
Kwanza kabisa, wanasayansi wanaelezea kwa nini waliamua kuelekeza mawazo yao kwenye jellyfish. Ukweli ni kwamba utafiti mwingi katika uwanja wa biolojia unafanywa kwa ushiriki wa viumbe vinavyoitwa mfano: panya, nzi wa matunda, minyoo, samaki, nk. Lakini sayari yetu ni nyumbani kwa mamilioni ya spishi, ambayo kila moja ina uwezo mmoja au mwingine wa kipekee. Kwa hiyo, haiwezekani kutathmini kikamilifu mchakato wa kuzaliwa upya kwa seli kwa kujifunza aina moja tu, na kudhani kuwa utaratibu uliojifunza utakuwa wa kawaida kwa viumbe vyote duniani.
Kuhusu jellyfish, viumbe hawa, kwa kuonekana kwao, huzungumza juu ya pekee yao, ambayo haiwezi lakini kuvutia tahadhari ya wanasayansi. Kwa hivyo, kabla ya kuanza mgawanyiko wa utafiti yenyewe, nilikutana na mhusika wake mkuu.
Neno "jellyfish," ambalo tumezoea kumwita kiumbe hivyo, kwa kweli hurejelea tu hatua ya mzunguko wa maisha ya aina ndogo ya cnidarian. medusozoa. Cnidarians walipata jina kama hilo lisilo la kawaida kwa sababu ya uwepo wa seli zinazouma (cnidocytes) kwenye miili yao, ambazo hutumiwa kwa uwindaji na kujilinda. Kuweka tu, unapopigwa na jellyfish, unaweza kushukuru seli hizi kwa maumivu na mateso.
Cnidocytes zina cnidocysts, organelle ya intracellular inayohusika na athari ya "kuuma". Kulingana na muonekano wao na, ipasavyo, njia ya matumizi, aina kadhaa za cnidocytes zinajulikana, kati ya hizo ni:
- wapenyaji - nyuzi zilizo na ncha zilizoelekezwa ambazo hutoboa mwili wa mhasiriwa au mkosaji kama mikuki, kuingiza neurotoxin;
- glutinants - nyuzi nata na ndefu ambazo hufunika mwathirika (sio kukumbatia kwa kupendeza zaidi);
- volventi ni nyuzi fupi ambazo mwathirika anaweza kunaswa kwa urahisi.
Silaha kama hizo zisizo za kawaida zinaelezewa na ukweli kwamba jellyfish, ingawa ni ya neema, sio viumbe mahiri. Neurotoxini inayoingia ndani ya mwili wa mawindo huipooza papo hapo, jambo ambalo humpa jellyfish muda mwingi wa mapumziko ya chakula cha mchana.
Jellyfish baada ya kuwinda kwa mafanikio.
Mbali na njia yao isiyo ya kawaida ya uwindaji na ulinzi, jellyfish ina uzazi usio wa kawaida sana. Wanaume huzalisha manii, na wanawake huzalisha mayai, baada ya fusion ambayo planulae (mabuu) huundwa, kukaa chini. Baada ya muda, polyp inakua kutoka kwa lava, ambayo, inapofikia ukomavu, jellyfish mchanga huvunjika (kwa kweli, budding hutokea). Kwa hiyo, kuna hatua kadhaa za mzunguko wa maisha, moja ambayo ni jellyfish au kizazi cha medusoid.
Cyanea yenye nywele, pia inajulikana kama mane ya simba.
Ikiwa canea yenye nywele iliulizwa jinsi ya kuongeza ufanisi wa uwindaji, ingejibu - tentacles zaidi. Kuna takriban 60 kati yao kwa jumla (vikundi vya tentacles 15 kwenye kila kona ya dome). Kwa kuongeza, aina hii ya jellyfish inachukuliwa kuwa kubwa zaidi, kwa sababu kipenyo cha dome kinaweza kufikia mita 2, na tentacles zinaweza kunyoosha hadi mita 20 wakati wa uwindaji. Kwa bahati nzuri, spishi hii sio "sumu" haswa na kwa hivyo sio mbaya kwa wanadamu.
Nyigu wa baharini, kwa upande wake, wangeongeza ubora kwa wingi. Aina hii ya jellyfish pia ina tentacles 15 (urefu wa m 3) kwenye kila pembe nne za dome, lakini sumu yao ina nguvu mara nyingi kuliko ile ya jamaa yake kubwa. Inaaminika kuwa nyigu wa baharini ana neurotoxin ya kutosha kuua watu 60 ndani ya dakika 3. Mvua hii ya radi ya bahari inaishi katika ukanda wa pwani wa kaskazini mwa Australia na New Zealand. Kulingana na data kutoka 1884 hadi 1996, watu 63 walikufa huko Australia, lakini data hizi zinaweza kuwa zisizo sahihi, na idadi ya matukio mabaya kati ya wanadamu na nyigu ya bahari inaweza kuwa kubwa zaidi. Walakini, kulingana na data ya 1991-2004, kati ya kesi 225, ni 8% tu ya wahasiriwa walilazwa hospitalini, pamoja na kifo kimoja (mtoto wa miaka mitatu).
Bwawa la Bahari
Sasa turudi kwenye somo tunalolitazama leo.
Kutoka kwa mtazamo wa seli, mchakato muhimu zaidi katika maisha yote ya kiumbe chochote ni kuenea kwa seli - mchakato wa ukuaji wa tishu za mwili kupitia uzazi wa seli kwa mgawanyiko. Wakati wa ukuaji wa mwili, mchakato huu unasimamia ongezeko la ukubwa wa mwili. Na wakati mwili umeundwa kikamilifu, seli zinazoongezeka hudhibiti ubadilishanaji wa kisaikolojia wa seli na uingizwaji wa zilizoharibiwa na mpya.
Cnidarians, kama kikundi dada cha washiriki wa pande mbili na metazoan za mapema, wametumiwa kusoma michakato ya mageuzi kwa miaka mingi. Kwa hiyo, cnidarians sio ubaguzi katika suala la kuenea. Kwa mfano, wakati wa maendeleo ya embryonic ya anemone ya bahari Nematostella vectensis kuenea kwa seli kunaratibiwa na shirika la epithelial na inahusika katika maendeleo ya tentacle.
Nematostella vectensis
Miongoni mwa mambo mengine, cnidarians, kama tunavyojua tayari, wanajulikana kwa uwezo wao wa kuzaliwa upya. Hydra polyps (jenasi ya sessile coelenterates ya maji safi kutoka darasa la hidroid) imezingatiwa kuwa maarufu zaidi kati ya watafiti kwa mamia ya miaka. Kuenea, kuanzishwa na seli za kufa, husababisha mchakato wa kuzaliwa upya kwa kichwa cha basal cha hydra. Jina lenyewe la kiumbe hiki linahusu kiumbe wa hadithi anayejulikana kwa kuzaliwa upya - Lernaean Hydra, ambayo Hercules aliweza kumshinda.
Ingawa uwezo wa kuzaliwa upya umehusishwa na kuenea, bado haijulikani wazi jinsi mchakato huu wa seli hutokea chini ya hali ya kawaida katika hatua tofauti za maendeleo ya viumbe.
Jellyfish, ambayo ina mzunguko changamano wa maisha unaojumuisha hatua mbili za kuzaliana (mimea na ngono), hutumika kama kielelezo bora cha kusoma uzazi.
Katika kazi hii, jukumu la mtu mkuu aliyesomewa lilichezwa na jellyfish ya spishi Cladonema pacificum. Spishi hii huishi pwani ya Japani. Hapo awali, jellyfish hii ina tentacles kuu 9, ambazo huanza tawi na kuongezeka kwa ukubwa (kama mwili mzima) wakati wa kukua hadi mtu mzima. Kipengele hiki kinatuwezesha kujifunza kwa undani taratibu zote zinazohusika katika mchakato huu.
Mbali na Cladonema pacificum Utafiti pia uliangalia aina zingine za jellyfish: Cytae ni modae ΠΈ Rathkea octopunctata.
Matokeo ya utafiti
Ili kuelewa muundo wa anga wa uenezaji wa seli katika medusa ya Cladonema, wanasayansi walitumia rangi ya 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU), ambayo huweka alama kwenye seli. Awamu ya S* au seli ambazo tayari zimeipitisha.
Awamu ya S* - awamu ya mzunguko wa seli ambayo replication ya DNA hutokea.
Kwa kuwa Cladonema huongezeka kwa kiasi kikubwa kwa ukubwa na huonyesha matawi ya hema wakati wa maendeleo (1A-1C), usambazaji wa seli zinazoongezeka unaweza kubadilika wakati wa kukomaa.
Picha Nambari 1: vipengele vya kuenea kwa seli katika Cladonema mchanga.
Kutokana na kipengele hiki, iliwezekana kujifunza utaratibu wa kuenea kwa seli katika vijana (siku 1) na watu wazima wa kijinsia (siku 45) jellyfish.
Katika jellyfish wachanga, seli za EdU-chanya zilipatikana kwa idadi kubwa kwa mwili wote, pamoja na mwavuli, manubrium (chombo kinachounga mkono cha uso wa mdomo kwenye jellyfish), na hema, bila kujali wakati wa kufichua kwa EdU (1D-1K ΠΈ 1N-1O, EdU: 20 Β΅M (micromolar) baada ya saa 24).
Seli chache chanya za EdU zilipatikana kwenye manubrium (1F ΠΈ 1G), lakini katika mwavuli usambazaji wao ulikuwa sawa sana, haswa kwenye ganda la nje la mwavuli (evuli, 1H-1K) Katika tentacles, seli za EdU-chanya ziliunganishwa sana (1N) Matumizi ya alama ya mitotiki (kingamwili PH3) yalifanya iwezekane kuthibitisha kwamba seli chanya za EdU ni seli zinazozidisha. Seli chanya za PH3 zilipatikana katika mwavuli na balbu ya tentacle (1L ΠΈ 1P).
Katika tentacles, seli za mitotic zilipatikana sana kwenye ectoderm (1P), wakati kwenye mwavuli seli zinazoongezeka ziliwekwa kwenye safu ya uso (1M).
Picha Nambari 2: vipengele vya kuenea kwa seli katika Cladonema iliyokomaa.
Katika vijana na watu wazima, seli za EdU-chanya zilipatikana kwa idadi kubwa katika mwili wote. Katika mwavuli, seli chanya za EdU zilipatikana mara nyingi kwenye safu ya juu kuliko safu ya chini, ambayo ni sawa na uchunguzi wa watoto (2A-2D).
Lakini katika hema hali ilikuwa tofauti. Seli chanya za EdU zilikusanyika chini ya hema (balbu), ambapo nguzo mbili zilipatikana kila upande wa balbu (2E ΠΈ 2F) Katika vijana, mkusanyiko kama huo pia ulizingatiwa.1N), yaani. balbu za hema zinaweza kuwa eneo kuu la kuenea katika hatua ya medusoid. Inashangaza kwamba katika manubrium ya watu wazima idadi ya seli chanya za EdU ilikuwa kubwa zaidi kuliko kwa vijana (2G ΠΈ 2H).
Matokeo ya kati ni kwamba kuenea kwa seli kunaweza kutokea kwa usawa katika mwavuli wa jellyfish, lakini katika hema mchakato huu umewekwa sana. Kwa hiyo, inaweza kuzingatiwa kuwa kuenea kwa seli za sare kunaweza kudhibiti ukuaji wa mwili na homeostasis ya tishu, lakini makundi ya seli zinazoenea karibu na balbu za tentacle zinahusika katika morphogenesis ya tentacle.
Kwa upande wa ukuaji wa mwili yenyewe, kuenea kuna jukumu muhimu katika ukuaji wa mwili.
Picha #3: Umuhimu wa kuenea katika mchakato wa ukuaji wa mwili wa jellyfish.
Ili kujaribu hili kwa vitendo, wanasayansi walifuatilia ukuaji wa mwili wa jellyfish, kuanzia na vijana. Ni rahisi kuamua saizi ya mwili wa jellyfish na kuba yake, kwani inakua sawasawa na kwa uwiano wa moja kwa moja kwa mwili mzima.
Kwa kulisha kawaida katika hali ya maabara, ukubwa wa dome huongezeka kwa kasi kwa 54.8% wakati wa masaa 24 ya kwanza - kutoka 0.62 Β± 0.02 mm2 hadi 0.96 Β± 0.02 mm2. Katika siku 5 zilizofuata za uchunguzi, saizi iliongezeka polepole na vizuri hadi 0.98 Β± 0.03 mm2 (3A-3C).
Jellyfish kutoka kwa kundi lingine, ambayo ilinyimwa chakula, haikua, lakini ilipungua (mstari mwekundu kwenye grafu. 3C) Mchanganuo wa rununu wa jellyfish yenye njaa ulionyesha uwepo wa idadi ndogo sana ya seli za EdU: 1240.6 Β± 214.3 kwenye jellyfish kutoka kwa kikundi cha kudhibiti na 433.6 Β± 133 kwa walio na njaa.3D-3H) Uchunguzi huu unaweza kuwa ushahidi wa moja kwa moja kwamba lishe huathiri moja kwa moja mchakato wa kuenea.
Ili kujaribu nadharia hii, wanasayansi walifanya uchunguzi wa kifamasia ambapo walizuia kuendelea kwa mzunguko wa seli kwa kutumia hydroxyurea (CH4N2O2), kizuizi cha mzunguko wa seli ambacho husababisha kukamatwa kwa G1. Kama matokeo ya uingiliaji huu, seli za awamu ya S zilizogunduliwa hapo awali kwa kutumia EdU zilipotea (3I-3L) Kwa hivyo, jellyfish ambayo iliwekwa wazi kwa CH4N2O2 haikuonyesha ukuaji wa mwili, tofauti na kikundi cha kudhibiti (3M).
Hatua inayofuata ya utafiti ilikuwa uchunguzi wa kina wa tentacles za matawi ya jellyfish ili kuthibitisha dhana kwamba kuenea kwa seli za ndani kwenye tentacles huchangia mofogenesis yao.
Picha Nambari 4: athari za kuenea kwa ndani kwenye ukuaji na matawi ya hema za jellyfish.
Hema za jellyfish mchanga zina tawi moja, lakini baada ya muda idadi yao huongezeka. Katika hali ya maabara, matawi yaliongezeka mara 3 siku ya tisa ya uchunguzi.4A ΠΈ 4C).
Tena, wakati CH4N2O2 ilitumiwa, hakuna matawi ya tentacles yaliyozingatiwa, lakini tawi moja tu (4B ΠΈ 4C) Inashangaza kwamba kuondolewa kwa CH4N2O2 kutoka kwa mwili wa jellyfish kurejesha mchakato wa matawi ya tentacles, ambayo inaonyesha kurudi nyuma kwa uingiliaji wa madawa ya kulevya. Uchunguzi huu unaonyesha wazi umuhimu wa kuenea kwa maendeleo ya hema.
Cnidarians hawangekuwa cnidarians bila nematocytes (cnidocytes, yaani, cnidarians). Katika spishi za jellyfish Clytia hemisphaerica, seli shina kwenye balbu za tentacle hutoa nematocysts kwenye ncha za tentacles kwa usahihi kutokana na kuenea kwa seli. Kwa kawaida, wanasayansi waliamua kupima taarifa hii pia.
Ili kugundua uhusiano wowote kati ya nematocysts na kuenea, rangi ya nyuklia ya rangi ambayo inaweza kuashiria poly-Ξ³-glutamate iliyounganishwa katika ukuta wa nematocyst (DAPI, yaani 4β²,6-diamidino-2-phenylindole) ilitumiwa.
Uchafuzi wa poly-Ξ³-glutamate ulituruhusu kukadiria saizi ya nematocytes, kuanzia 2 hadi 110 ΞΌm2 (4D-4G) Idadi ya nematocysts tupu pia iligunduliwa, ambayo ni, nematocyte kama hizo zilipungua.4D-4G).
Shughuli ya uenezi katika hema za jellyfish ilijaribiwa kwa kusoma voids katika nematocytes baada ya kuzuia mzunguko wa seli na CH4N2O2. Sehemu ya nematocytes tupu katika jellyfish baada ya kuingilia kati ya madawa ya kulevya ilikuwa kubwa kuliko katika kikundi cha udhibiti: 11.4% Β± 2.0% katika jellyfish kutoka kwa kikundi cha kudhibiti na 19.7% Β± 2.0% katika jellyfish na CH4N2O2 (4D-4G ΠΈ 4H) Kwa hiyo, hata baada ya uchovu, nematocytes huendelea kutolewa kikamilifu na seli za progenitor za kuenea, ambayo inathibitisha ushawishi wa mchakato huu si tu juu ya maendeleo ya tentacles, lakini pia juu ya nematogenesis ndani yao.
Hatua ya kuvutia zaidi ilikuwa utafiti wa uwezo wa kuzaliwa upya wa jellyfish. Kuzingatia mkusanyiko wa juu wa seli za kuenea katika balbu ya tentacle ya jellyfish kukomaa Cladonema, wanasayansi waliamua kujifunza upyaji wa tentacles.
Picha Na. 5: athari za kuenea kwa kuzaliwa upya kwa hema.
Baada ya kutenganishwa kwa hema kwenye msingi, mchakato wa kuzaliwa upya ulionekana (5A-5D) Wakati wa saa 24 za kwanza, uponyaji ulifanyika katika eneo la chale (5B) Siku ya pili ya uchunguzi, ncha ilianza kurefuka na matawi yakaonekana (5C) Siku ya tano, hema ilikatwa kabisa (5D), kwa hiyo, kuzaliwa upya kwa hema kunaweza kufuata morphogenesis ya kawaida ya hema baada ya kurefushwa.
Ili kusoma vyema hatua ya awali ya kuzaliwa upya, wanasayansi walichanganua usambazaji wa seli zinazoongezeka kwa kutumia PH3 madoa ili kuibua seli za mitotiki.
Wakati seli za kugawanya mara nyingi zilizingatiwa karibu na eneo lililokatwa, seli za mitotic zilitawanywa katika balbu zisizoweza kukatwa za kudhibiti (5E ΠΈ 5F).
Ukadiriaji wa seli zenye PH3-chanya zilizopo kwenye balbu za hema ulibaini ongezeko kubwa la seli zenye PH3 katika balbu za hema za waliokatwa viungo ikilinganishwa na vidhibiti (5G) Kama hitimisho, michakato ya awali ya kuzaliwa upya inaambatana na ongezeko la kazi la kuenea kwa seli kwenye balbu za hema.
Athari ya kuenea kwa kuzaliwa upya ilijaribiwa kwa kuzuia seli na CH4N2O2 baada ya kukata hema. Katika kikundi cha kudhibiti, urefu wa hema baada ya kukatwa ulitokea kawaida, kama inavyotarajiwa. Lakini katika kundi ambalo CH4N2O2 ilitumika, elongation haikutokea, licha ya uponyaji wa kawaida wa jeraha.5H) Kwa maneno mengine, uponyaji utatokea kwa hali yoyote, lakini kuenea ni muhimu kwa kuzaliwa upya kwa hema.
Hatimaye, wanasayansi waliamua kuchunguza kuenea kwa aina nyingine za jellyfish, yaani Cytaeis ΠΈ Rathkea.
Picha #6: Ulinganisho wa kuenea kwa Cytaeis (kushoto) na Rathkea (kulia) jellyfish.
Π£ Cytaeis seli za medusa EdU-chanya zilizingatiwa kwenye manubriamu, balbu za tentacle na sehemu ya juu ya mwavuli (6A ΠΈ 6V) Mahali pa seli PH3-chanya zilizotambuliwa ndani Cytaeis kufanana sana na Cladonema, hata hivyo kuna tofauti fulani (6C ΠΈ 6D) Lakini saa Rathkea Seli za EdU-chanya na PH3-chanya zilipatikana karibu katika eneo la manubriamu na balbu za tentacle (6E-6H).
Inashangaza pia kwamba seli zinazoongezeka mara nyingi ziligunduliwa kwenye figo za jellyfish Rathkea (6E-6G), ambayo inaonyesha aina isiyo ya jinsia ya uzazi wa aina hii.
Kwa kuzingatia habari iliyopatikana, inaweza kuzingatiwa kuwa kuenea kwa seli hutokea kwenye balbu za hema sio tu katika aina moja ya jellyfish, ingawa kuna tofauti kutokana na tofauti za fiziolojia na morpholojia.
Kwa ufahamu wa kina zaidi na nuances ya utafiti, napendekeza kutazama .
Epilogue
Mmoja wa wahusika wa fasihi ninaowapenda zaidi ni Hercule Poirot. Mpelelezi mwenye busara kila wakati alilipa kipaumbele maalum kwa maelezo madogo ambayo wengine walidhani sio muhimu. Wanasayansi ni kama wapelelezi, wakikusanya ushahidi wote wanaoweza kupata ili kujibu maswali yote ya uchunguzi na kujua "mkosaji."
Haijalishi inaweza kuonekana wazi jinsi gani, kuzaliwa upya kwa seli za jellyfish kunahusiana moja kwa moja na kuenea - mchakato muhimu katika ukuaji wa seli, tishu na, kama matokeo, kiumbe kizima. Utafiti wa kina zaidi wa mchakato huu wa kina utaturuhusu kuelewa vizuri zaidi mifumo ya Masi iliyo chini yake, ambayo, kwa upande wake, itapanua sio tu anuwai ya maarifa yetu, lakini pia itaathiri moja kwa moja maisha yetu.
Ijumaa kutoka juu:
Machi ya jellyfish ya aina ya Aurelia, inasumbuliwa na mwindaji na jina lisilo la kawaida "jellyfish ya yai iliyokaanga", i.e. jellyfish ya yai ya kukaanga (Sayari ya Dunia, sauti ya sauti - David Attenborough).
Sio jellyfish, lakini kiumbe huyu wa bahari ya kina kirefu (pelican-like largemouth) huwa hapigwi picha (mwitikio wa watafiti ni wa kugusa tu).
Asante kwa kutazama, endelea kutaka kujua na uwe na wikendi njema kila mtu! π
Asante kwa kukaa nasi. Je, unapenda makala zetu? Je, ungependa kuona maudhui ya kuvutia zaidi? Tuunge mkono kwa kuweka agizo au kupendekeza kwa marafiki, Punguzo la 30% kwa watumiaji wa Habr kwenye analogi ya kipekee ya seva za kiwango cha kuingia, ambayo tulikutengenezea: (inapatikana kwa RAID1 na RAID10, hadi cores 24 na hadi 40GB DDR4).
Dell R730xd mara 2 nafuu? Hapa tu nchini Uholanzi! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - kutoka $99! Soma kuhusu
Chanzo: mapenzi.com