Wolverine, Deadpool va Jellyfish o'rtasida qanday umumiylik bor? Ularning barchasi ajoyib xususiyatga ega - regeneratsiya. Albatta, komikslar va filmlarda juda cheklangan miqdordagi haqiqiy tirik organizmlar orasida keng tarqalgan bu qobiliyat biroz (va ba'zan juda ko'p) bo'rttirilgan, ammo u juda haqiqiy bo'lib qoladi. Toxoku universiteti (Yaponiya) olimlari o'zlarining yangi tadqiqotlarida nima qilishga qaror qilishdi, nima haqiqat ekanligini tushuntirish mumkin. Meduza tanasidagi qanday hujayrali jarayonlar regeneratsiya bilan bog'liq, bu jarayon qanday davom etadi va bu jelega o'xshash mavjudotlar yana qanday super kuchlarga ega? Tadqiqot guruhining hisoboti bu haqda bizga xabar beradi. Bor.
Tadqiqot asoslari
Avvalo, olimlar nima uchun meduzalarga e'tibor qaratishga qaror qilishganini tushuntiradilar. Gap shundaki, biologiya sohasidagi aksariyat tadqiqotlar namunali organizmlar: sichqonlar, mevali chivinlar, qurtlar, baliqlar va boshqalar ishtirokida amalga oshiriladi. Ammo bizning sayyoramiz millionlab turlarning vatani bo'lib, ularning har biri u yoki bu noyob qobiliyatga ega. Binobarin, faqat bitta turni o'rganish orqali hujayraning yangilanish jarayonini to'liq baholash mumkin emas va o'rganilayotgan mexanizm Yerdagi barcha mavjudotlar uchun umumiy bo'ladi deb taxmin qilish mumkin emas.
Meduzalarga kelsak, bu jonzotlar tashqi ko'rinishi bilan o'zlarining noyobligi haqida gapiradi, bu esa olimlarning e'tiborini jalb qila olmaydi. Shuning uchun, tadqiqotning o'zini ajratishni boshlashdan oldin, men uning asosiy qahramoni bilan tanishdim.
Biz jonzotni shunday deb atashga odatlangan "meduza" so'zi aslida faqat cnidarian kichik turining hayot aylanish bosqichiga ishora qiladi. meduzozoa. Knidariyaliklar bunday g'ayrioddiy nomni tanalarida ov qilish va o'zini himoya qilish uchun ishlatiladigan qichitqi hujayralari (knidositlar) mavjudligi sababli oldilar. Oddiy qilib aytganda, meduza chaqishi paytida siz bu hujayralarga og'riq va azob-uqubat uchun rahmat aytishingiz mumkin.
Knidositlarda "qichish" ta'siridan mas'ul bo'lgan hujayra ichidagi organellalar bo'lgan knidotsistlar mavjud. Tashqi ko'rinishi va shunga mos ravishda qo'llash usuliga ko'ra, bir necha turdagi knidositlar ajralib turadi, ular orasida:
- penetrantlar - jabrlanuvchi yoki jinoyatchining tanasini nayza kabi teshib, neyrotoksinni yuboradigan uchlari uchli iplar;
- glutinantlar - jabrlanuvchini o'rab turgan yopishqoq va uzun iplar (eng yoqimli quchoq emas);
- volvents - jabrlanuvchi osongina chigallashishi mumkin bo'lgan qisqa iplar.
Bunday nostandart qurollar meduzalar, garchi nafis bo'lsa ham, ayniqsa chaqqon mavjudotlar emasligi bilan izohlanadi. Yirtqichning tanasiga kiradigan neyrotoksin uni bir zumda falaj qiladi, bu meduzaga tushlik tanaffusiga ko'p vaqt beradi.
Muvaffaqiyatli ovdan keyin meduza.
Ov qilish va himoya qilishning g'ayrioddiy usullaridan tashqari, meduzalar juda g'ayrioddiy ko'payish qobiliyatiga ega. Erkaklar spermatozoidlarni, urg'ochilar esa tuxum ishlab chiqaradi, ularning birlashishi natijasida pastki qismida joylashgan planulalar (lichinkalar) hosil bo'ladi. Bir muncha vaqt o'tgach, lichinkadan polip o'sadi, undan etuklikka erishgandan so'ng, yosh meduza tom ma'noda parchalanadi (aslida kurtaklar paydo bo'ladi). Shunday qilib, hayot tsiklining bir necha bosqichlari mavjud, ulardan biri meduza yoki medusoid avlodidir.
Tukli siyaneya, shuningdek, sherning yelkasi deb ham ataladi.
Agar tukli siyaneyadan ovning samaradorligini qanday oshirish haqida so'ralsa, u javob beradi - ko'proq tentacles. Ularning jami 60 ga yaqini bor (gumbazning har bir burchagida 15 ta chodirdan iborat klasterlar). Bundan tashqari, bu meduza turi eng katta hisoblanadi, chunki gumbazning diametri 2 metrga yetishi mumkin, ov paytida esa tentacles 20 metrgacha cho'zilishi mumkin. Yaxshiyamki, bu tur ayniqsa "toksik" emas va shuning uchun odamlar uchun halokatli emas.
Dengiz ari, o'z navbatida, miqdorga sifat qo'shadi. Bu meduza turi gumbazning toΚ»rt burchagining har birida 15 ta chodir (uzunligi 3 m) ham bor, lekin ularning zahari katta qarindoshinikidan bir necha barobar kuchliroqdir. Dengiz ari 60 daqiqada 3 kishini o'ldirish uchun etarli neyrotoksinga ega ekanligiga ishoniladi. Dengizlarning bu momaqaldiroqlari Shimoliy Avstraliya va Yangi Zelandiyaning qirg'oq zonasida yashaydi. 1884 yildan 1996 yilgacha bo'lgan ma'lumotlarga ko'ra, Avstraliyada 63 kishi vafot etgan, ammo bu ma'lumotlar noto'g'ri bo'lishi mumkin va odamlar va dengiz arilari o'rtasidagi halokatli uchrashuvlar soni ancha yuqori bo'lishi mumkin. Biroq, 1991-2004 yillardagi ma'lumotlarga ko'ra, 225 ta holat orasida jabrlanganlarning atigi 8 foizi kasalxonaga yotqizilgan, shu jumladan bitta o'lim (uch yoshli bola).
Dengiz yassi
Endi biz bugun ko'rib chiqayotgan tadqiqotimizga qaytaylik.
Hujayralar nuqtai nazaridan, har qanday organizmning butun hayotidagi eng muhim jarayon hujayra ko'payishi - hujayralarning bo'linish orqali ko'payishi orqali tana to'qimalarining o'sishi jarayoni. Tananing o'sishi davrida bu jarayon tana hajmining o'sishini tartibga soladi. Va tana to'liq shakllanganda, ko'payadigan hujayralar hujayralarning fiziologik almashinuvini va zararlanganlarni yangilari bilan almashtirishni tartibga soladi.
Knidariyaliklar ikki tomonlama va erta metazoanlarning qardosh guruhi sifatida ko'p yillar davomida evolyutsiya jarayonlarini o'rganish uchun ishlatilgan. Shuning uchun, knidariyaliklar ko'payish nuqtai nazaridan istisno emas. Masalan, dengiz anemonining embrion rivojlanishi davrida Nematostella vectensis hujayra proliferatsiyasi epiteliya tashkiloti bilan muvofiqlashtiriladi va tentacle rivojlanishida ishtirok etadi.
Nematostella vectensis
Boshqa narsalar qatorida, biz allaqachon bilganimizdek, knidariyaliklar o'zlarining tiklanish qobiliyatlari bilan mashhur. Gidra poliplari (hidroid sinfiga mansub chuchuk suvli tsellenteratlarning bir turi) yuzlab yillar davomida tadqiqotchilar orasida eng mashhuri hisoblanadi. O'layotgan hujayralar tomonidan faollashtirilgan proliferatsiya gidraning bazal boshini qayta tiklash jarayonini qo'zg'atadi. Bu jonzotning nomi o'zining qayta tiklanishi bilan mashhur bo'lgan afsonaviy mavjudotni - Gerkules mag'lub etishga muvaffaq bo'lgan Lernaean Gidrani anglatadi.
Qayta tiklash qobiliyatlari proliferatsiya bilan bog'langan bo'lsa-da, bu hujayrali jarayon organizm rivojlanishining turli bosqichlarida normal sharoitda qanday sodir bo'lishi aniq emas.
Ko'payishning ikki bosqichidan (vegetativ va jinsiy) iborat murakkab hayot aylanishiga ega meduzalar ko'payishni o'rganish uchun ajoyib model bo'lib xizmat qiladi.
Ushbu ishda asosiy o'rganilgan shaxs rolini Cladonema pacificum turidagi meduza o'ynadi. Bu tur Yaponiya qirg'oqlarida yashaydi. Dastlab, bu meduza 9 ta asosiy chodirga ega bo'lib, ular kattalargacha rivojlanish davrida shoxlana boshlaydi va hajmi kattalashadi (butun tana kabi). Bu xususiyat bizga ushbu jarayonda ishtirok etadigan barcha mexanizmlarni batafsil o'rganish imkonini beradi.
Ga qo'shimcha sifatida Tinch okean kladonema Tadqiqot meduzalarning boshqa turlarini ham ko'rib chiqdi: Cytaeis uchidae ΠΈ Rathkea octopunctata.
Tadqiqot natijalari
Cladonema medusadagi hujayralar ko'payishining fazoviy naqshini tushunish uchun olimlar 5-etinil-2'-deoksiuridin (EdU) bo'yash usulidan foydalanganlar. S-faza* yoki allaqachon o'tgan hujayralar.
S-faza* - hujayra siklining DNK replikatsiyasi sodir bo'ladigan fazasi.
Shuni hisobga olsak Kladonema hajmi keskin oshadi va rivojlanish jarayonida chodirning shoxlanishini ko'rsatadi (1A-1C), proliferatsiya qiluvchi hujayralar taqsimoti etuklik davrida o'zgarishi mumkin.
Rasm β 1: yosh Kladonemada hujayra ko'payishining xususiyatlari.
Bu xususiyat tufayli yosh (1-kun) va jinsiy etuk (45-kun) meduzalarda hujayra ko'payish mexanizmini o'rganish mumkin edi.
Balog'atga etmagan meduzalarda EdU-musbat hujayralar butun tanada, shu jumladan soyabon, manubrium (meduzalarda og'iz bo'shlig'ini qo'llab-quvvatlovchi organ) va chodirlarda, EdU ta'sir qilish vaqtidan qat'i nazar, ko'p miqdorda topilgan.1D-1K ΠΈ 1N-1O, EdU: 20 soatdan keyin 24 Β΅M (mikromolyar).
Manubriumda bir nechta EU-musbat hujayralar topilgan (1F ΠΈ 1G), lekin soyabonda ularning tarqalishi juda bir xil edi, ayniqsa soyabonning tashqi qobig'ida (soyabon, 1H-1K). Tentaklarda EdU-musbat hujayralar yuqori darajada to'plangan (1N). Mitotik markerdan (PH3 antikoridan) foydalanish EdU-musbat hujayralar ko'payayotgan hujayralar ekanligini tekshirishga imkon berdi. PH3-musbat hujayralar soyabonda ham, chodir lampochkasida ham topilgan (1L ΠΈ 1P).
Tentaklarda mitotik hujayralar asosan ektodermada topilgan (1P), soyabonda proliferatsiya qiluvchi hujayralar sirt qatlamida joylashgan bo'lsa (1M).
Rasm β 2: etuk Kladonemada hujayra proliferatsiyasining xususiyatlari.
Ham yosh, ham etuk shaxslarda EdU-musbat hujayralar butun tanada ko'p miqdorda topilgan. Soyabonda EdU-musbat hujayralar pastki qatlamga qaraganda yuzaki qatlamda ko'proq topilgan, bu balog'atga etmagan bolalardagi kuzatuvlarga o'xshaydi (2A-2D).
Ammo chodirlarda vaziyat biroz boshqacha edi. EU-musbat hujayralar chodirning (lampochka) tagida to'plangan, bu erda lampochkaning har ikki tomonida ikkita klaster topilgan (2E ΠΈ 2F). Yosh odamlarda ham shunga o'xshash to'planishlar kuzatilgan (1N), ya'ni. tentacle lampalar medusoid bosqichida ko'payishning asosiy maydoni bo'lishi mumkin. Qizig'i shundaki, kattalar manubriumida EdU-musbat hujayralar soni balog'atga etmaganlarga qaraganda sezilarli darajada ko'p bo'lgan (2G ΠΈ 2H).
Oraliq natija shundan iboratki, hujayra ko'payishi meduza soyabonida bir xilda sodir bo'lishi mumkin, ammo tentaklarda bu jarayon juda lokalizatsiya qilingan. Shu sababli, hujayralarning bir xil ko'payishi tananing o'sishini va to'qimalarning gomeostazini nazorat qilishi mumkin, deb taxmin qilish mumkin, ammo tentacle lampochkalari yaqinidagi proliferatsiya qiluvchi hujayralar klasterlari tentak morfogenezida ishtirok etadi.
Tana rivojlanishining o'zi nuqtai nazaridan proliferatsiya tananing o'sishida muhim rol o'ynaydi.
Rasm β3: Meduza tanasining o'sishi jarayonida proliferatsiyaning ahamiyati.
Buni amalda sinab ko'rish uchun olimlar meduzalarning tana o'sishini yosh odamlardan boshlab kuzatib borishdi. Meduza tanasining o'lchamini gumbaziga qarab aniqlash eng oson, chunki u bir tekisda va butun tanaga to'g'ridan-to'g'ri mutanosib ravishda o'sadi.
Laboratoriya sharoitida normal oziqlantirish bilan gumbaz hajmi birinchi 54.8 soat ichida 24% ga keskin oshadi - 0.62 Β± 0.02 mm2 dan 0.96 Β± 0.02 mm2 gacha. Keyingi 5 kunlik kuzatishlar davomida o'lcham asta-sekin va silliq ravishda 0.98 Β± 0.03 mm2 ga oshdi (3A-3Π‘).
Oziq-ovqatdan mahrum bo'lgan boshqa guruhdagi meduzalar o'smadi, balki kichraydi (grafikda qizil chiziq 3Π‘). Och qolgan meduzalarning hujayrali tahlili juda kam sonli EU hujayralari mavjudligini ko'rsatdi: nazorat guruhidagi meduzalarda 1240.6 Β± 214.3 va och qolganlarda 433.6 Β± 133 (3D-3H). Bu kuzatish oziqlanishning ko'payish jarayoniga bevosita ta'sir qilishining bevosita dalili bo'lishi mumkin.
Ushbu gipotezani sinab ko'rish uchun olimlar farmakologik tahlil o'tkazdilar, unda ular hujayra siklining rivojlanishini gidroksiurea (CH4N2O2) yordamida blokirovka qilishdi, bu hujayra siklining inhibitori bo'lib, bu G1 ning hibsga olinishiga olib keladi. Ushbu aralashuv natijasida EU yordamida ilgari aniqlangan S-fazali hujayralar yo'qoldi (3I-3L). Shunday qilib, CH4N2O2 ta'siriga uchragan meduzalar, nazorat guruhidan farqli o'laroq, tana o'sishini ko'rsatmadi (3M).
Tadqiqotning keyingi bosqichi chodirlardagi hujayralarning mahalliy ko'payishi ularning morfogeneziga hissa qo'shishi haqidagi taxminni tasdiqlash uchun meduzalarning shoxlangan chodirlarini batafsil o'rganish edi.
Rasm β 4: meduza chodirlarining o'sishi va dallanishiga mahalliy ko'payishning ta'siri.
Yosh meduzaning chodirlari bitta shoxga ega, ammo vaqt o'tishi bilan ularning soni ortadi. Laboratoriya sharoitida shoxlanish kuzatuvning to'qqizinchi kunida 3 marta oshdi (4A ΠΈ 4Π‘).
Shunga qaramay, CH4N2O2 ishlatilganda, chodirlarning shoxlanishi kuzatilmadi, faqat bitta novda (4B ΠΈ 4C). Qizig'i shundaki, CH4N2O2 ning meduza tanasidan chiqarilishi chodirlarning shoxlanishi jarayonini tikladi, bu dori aralashuvining teskariligini ko'rsatadi. Ushbu kuzatishlar chodir rivojlanishi uchun ko'payish muhimligini aniq ko'rsatadi.
Knidariyaliklar nematositlarsiz (knidositlar, ya'ni knidariyaliklar) bo'lmaydi. Clytia hemisphaerica meduzalarida, chodir piyozchalaridagi ildiz hujayralari hujayralar ko'payishi tufayli nematotsistlarni chodirlarning uchlariga etkazib beradi. Tabiiyki, olimlar bu bayonotni ham sinab ko'rishga qaror qilishdi.
Nematotsistlar va proliferatsiya o'rtasidagi har qanday aloqani aniqlash uchun nematotsist devorida sintezlangan poli-g-glutamatni (DAPI, ya'ni 4',6-diamidino-2-fenilindol) belgilashi mumkin bo'lgan yadroviy bo'yash bo'yog'i ishlatilgan.
Poli-g-glutamat bilan bo'yash bizga nematotsitlar hajmini 2 dan 110 mkm2 gacha bo'lgan o'lchamini baholashga imkon berdi (4D-4G). Bir qator bo'sh nematotsistlar ham aniqlangan, ya'ni bunday nematositlar yo'qolgan (4D-4G).
Meduza chodirlarida ko'payish faolligi CH4N2O2 bilan hujayra siklini blokirovka qilgandan keyin nematotsitlardagi bo'shliqlarni o'rganish orqali sinovdan o'tkazildi. Dori aralashuvidan so'ng meduzalarda bo'sh nematositlar ulushi nazorat guruhiga qaraganda yuqori edi: nazorat guruhidagi meduzalarda 11.4% Β± 2.0% va CH19.7N2.0O4 bo'lgan meduzalarda 2% Β± 2% (4D-4G ΠΈ 4H). Binobarin, charchaganidan keyin ham nematositlar proliferatsiya progenitor hujayralari bilan faol ta'minlanishda davom etmoqda, bu esa bu jarayonning nafaqat chodirlarning rivojlanishiga, balki ulardagi nematogenezga ham ta'sirini tasdiqlaydi.
Eng qiziqarli bosqich meduzalarning regenerativ qobiliyatlarini o'rganish edi. Yetuk meduzaning tentacle lampochkasida proliferativ hujayralarning yuqori konsentratsiyasini hisobga olgan holda Kladonema, olimlar tentacles regeneratsiyasini o'rganishga qaror qilishdi.
Tasvir β 5: proliferatsiyaning tentacle regeneratsiyasiga ta'siri.
Poydevorda chodirlar kesilgandan so'ng, regeneratsiya jarayoni kuzatildi (5A-5D). Dastlabki 24 soat ichida kesma sohasida shifo paydo bo'ldi (5B). Kuzatishning ikkinchi kunida uchi cho'zila boshladi va novdalar paydo bo'ldi (5Π‘). Beshinchi kuni tentacle butunlay tarvaqaylab ketgan (5D), shuning uchun cho'zilgandan keyin tentacle regeneratsiyasi oddiy tentacle morfogenezini kuzatishi mumkin.
Regeneratsiyaning dastlabki bosqichini yaxshiroq o'rganish uchun olimlar mitotik hujayralarni ko'rish uchun PH3 bo'yash yordamida proliferatsiya qiluvchi hujayralar tarqalishini tahlil qilishdi.
Ko'pincha bo'linadigan hujayralar amputatsiya qilingan hudud yaqinida kuzatilgan bo'lsa-da, mitotik hujayralar kesilmagan nazorat chodirli lampochkalarda tarqalib ketgan (5E ΠΈ 5F).
Chodir lampochkalarida mavjud bo'lgan PH3-musbat hujayralar miqdorini aniqlash amputatsiyalanganlarning tentacle lampochkalarida PH3-musbat hujayralarning nazorat bilan solishtirganda sezilarli darajada ko'payishini aniqladi (5G). Xulosa sifatida, dastlabki regenerativ jarayonlar tentacle lampalaridagi hujayra proliferatsiyasining faol o'sishi bilan birga keladi.
Proliferatsiyaning regeneratsiyaga ta'siri chodirni kesib tashlaganidan so'ng hujayralarni CH4N2O2 bilan blokirovka qilish orqali sinovdan o'tkazildi. Nazorat guruhida amputatsiyadan keyin tentakning cho'zilishi odatdagidek, kutilganidek sodir bo'ldi. Ammo CH4N2O2 qo'llanilgan guruhda yaraning normal bitishiga qaramay cho'zilish sodir bo'lmadi (5H). Boshqacha qilib aytganda, shifo har qanday holatda sodir bo'ladi, ammo chodirning to'g'ri tiklanishi uchun ko'payish kerak.
Nihoyat, olimlar meduzalarning boshqa turlarida ko'payish jarayonini o'rganishga qaror qilishdi Cytaeis ΠΈ Rathkea.
Rasm β6: Cytaeis (chapda) va Rathkea (o'ngda) meduzalarda ko'payishning taqqoslanishi.
Π£ Cytaeis medusa EdU-musbat hujayralar manubrium, tentacle lampalar va soyabonning yuqori qismida kuzatilgan (6A ΠΈ 6B). Aniqlangan PH3-musbat hujayralarning joylashuvi Cytaeis ga juda o'xshash Kladonema, ammo ba'zi farqlar mavjud (6C ΠΈ 6D). Lekin da Rathkea EU-musbat va PH3-musbat hujayralar deyarli faqat manubrium va tentacle lampochkalari hududida topilgan (6E-6H).
Qizig'i shundaki, ko'payadigan hujayralar ko'pincha meduzalarning buyraklarida aniqlangan Rathkea (6E-6G), bu turning aseksual ko'payish turini aks ettiradi.
Olingan ma'lumotlarni hisobga olgan holda, fiziologiya va morfologiyadagi farqlar tufayli farqlar mavjud bo'lsa-da, hujayralar ko'payishi nafaqat meduzalarning bir turida sodir bo'ladi, deb taxmin qilish mumkin.
Tadqiqotning nuanslari bilan batafsilroq tanishish uchun men qarashni tavsiya qilaman .
Epilog
Mening sevimli adabiy qahramonlarimdan biri Gerkul Puaro. Aqlli tergovchi har doim boshqalar ahamiyatsiz deb hisoblagan mayda detallarga alohida e'tibor qaratgan. Olimlar tergovning barcha savollariga javob berish va "aybdor" ni aniqlash uchun barcha dalillarni to'playdigan detektivlarga o'xshaydi.
Bu qanchalik ravshan bo'lmasin, meduza hujayralarining yangilanishi to'g'ridan-to'g'ri proliferatsiya bilan bog'liq - hujayralar, to'qimalar va natijada butun organizm rivojlanishidagi ajralmas jarayon. Ushbu keng qamrovli jarayonni yanada chuqurroq o'rganish uning asosida yotgan molekulyar mexanizmlarni yaxshiroq tushunishga imkon beradi, bu esa, o'z navbatida, nafaqat bilimlarimiz doirasini kengaytiradi, balki hayotimizga bevosita ta'sir qiladi.
Juma kunidan tashqari:
Aurelia turidagi meduzalarning marti, g'ayrioddiy "qovurilgan tuxum meduza" deb nomlangan yirtqich tomonidan bezovta qilingan, ya'ni. qovurilgan tuxumli meduza (Yer sayyorasi, Devid Attenboroning ovozi).
Bu meduza emas, lekin bu chuqur dengiz jonzotini (pelikanga o'xshash katta og'iz) tez-tez suratga olinmaydi (tadqiqotchilarning reaktsiyasi shunchaki ta'sirchan).
Tomosha qilganingiz uchun tashakkur, qiziquvchan bo'ling va barchaga ajoyib dam olish kunlarini o'tkazing! π
Biz bilan qolganingiz uchun tashakkur. Bizning maqolalarimiz sizga yoqdimi? Ko'proq qiziqarli tarkibni ko'rishni xohlaysizmi? Buyurtma berish yoki do'stlaringizga tavsiya qilish orqali bizni qo'llab-quvvatlang, Habr foydalanuvchilari uchun biz siz uchun ixtiro qilingan boshlang'ich darajadagi serverlarning noyob analogiga 30% chegirma: (RAID1 va RAID10, 24 tagacha yadro va 40 Gb gacha DDR4 bilan mavjud).
Dell R730xd 2 barobar arzonmi? Faqat shu yerda Gollandiyada! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 dollardan! Haqida o'qing
Manba: www.habr.com