Якщо відрізати ніжку саламандри, вона відростає назад. Однак люди не можуть впоратися з фокусом. Причини далеко не прості, і певною мірою все ще є трохи загадкою.
"Ми насправді регенеруємо дуже добре; наприклад, наш епідерміс", - сказав Девід Гардінер, професор біології розвитку та клітинної біології з Каліфорнійського університету, Ірвайн, "Live Science", маючи на увазі верхній шар шкіри. "Наша кишка, ми можемо регенерувати шматочки і шматочки. Але ми не регенеруємо ці складніші структури".
Гардінер десятиліттями вивчав регенерацію саламандри, шукаючи основного механізму наддержави. Регенерація людини, за його словами, ймовірно, буде ще в майбутньому, але не надто далеко - можливо, хтось із його нинішніх аспірантів або докторантури його зламає, а регенерація кінцівок стане частиною медичного інструментарію.
Це тому, що теоретично відростання людської кінцівки повинно бути можливим. Наприклад, на шкірі, якщо порізи не глибокі, не буде рубців через процес загоєння, який відновлює клітини шкіри. Людям також можна регенерувати самі кінчики пальців, якщо клітини під нігтями все ще недоторкані. Кістки будуть в’язатись разом, якщо ви знову з’єднаєте шматки, скажімо, за допомогою гвинта або лиття. Людські печінки також можуть рости, щоб заповнити простір та відновити частину пошкодженої структури.
Зростає ціла кінцівка
Але регенерація кінцівок (такого, як роблять саламандри) - це більше, ніж просто заміна тканини. Для відновлення кінцівки потрібні кістки, м’язи, судини та нерви. Існують стовбурові клітини дорослих, своєрідна недиференційована клітина, яка може стати спеціалізованою, яка відновлює м'язи, але, схоже, вони не активізуються. "Ви можете регенерувати судини і навіть нерви", - сказав Гардінер. "Але вся рука не може".
Штефан Рой, директор лабораторії з регенерації тканин у хребетних при Університеті Монреаля, зазначив, що шкіра, печінка та кістки не відновлюються в тому ж сенсі, що це роблять саламандри.
"Люди можуть замінити лише поверхневий шар шкіри (це насправді є безперервним процесом, який називається гомеостазом)", - сказав він в електронному листі. "Більшість пилу в будинку - це мертві клітини шкіри, які ми втратили".
"Печінка також зовсім інша, ніж регенерація кінцівок у саламандр", - сказав Рой. "Регенерація печінки - це справді компенсаторна гіперплазія. Це означає, що те, що залишилося, зросте в розмірах, щоб компенсувати втрачене". Так тканина печінки, яка там знаходиться, зросте більше, але якби вся печінка була втрачена, вона не могла б регенеруватися.
"Те, що було втрачено, не відросте, і, отже, ви не зможете повторно ампутувати печінку, на відміну від кінцівок у саламандри, яку можна ампутувати кілька разів, і кожен раз, коли нова кінцівка буде відроджуватися".
Люди мають здатність до регенерації
Гардінер, однак, сказав, що люди будують цілі органи органів у утробі матері; лише з дещо генетичної інформації людський ембріон перетворюється на повноцінного людини за дев'ять місяців. Тож існує обмежена здатність відновлювати речі, і це має еволюційний сенс - люди повинні вміти лікувати, сказав він.
На додаток до цього, основна генетична механізм людини і саламандри не настільки різна, навіть якщо наш останній спільний предк розходився в девонський період, близько 360 мільйонів років тому. "Спеціальних генів для регенерації немає", - сказав Гардінер. "Є ці кроки, якими вони проходять, і принаймні один із цих кроків не працює у людей".
Щоб відростити кінцівку, клітини повинні знати, де вони знаходяться - вони розташовані на самому кінчику кінцівки пальцями, або вони знаходяться в ліктьовому суглобі? - і їм потрібно будувати правильні структури в потрібному порядку. Гарданер заявив, що у саламандрів є певні гени, які "вимикаються" у людини. Можливо, ці гени дають можливість регенерації або, принаймні, допомагають контролювати процес. Щось в еволюційному минулому людини вибрали проти вираження цих генів так, як це роблять саламандри. Ніхто не знає, що це щось було, - сказав він.
У 2013 році австралійський учений Джеймс Годвін з університету Монаш, можливо, вирішив частину цієї таємниці. Він виявив, що клітини, звані макрофагами, здається, перешкоджають накопиченню рубцевої тканини в саламандрах. Макрофаги існують і в інших тварин, включаючи людину, і входять до складу імунної системи. Їх функція полягає в тому, щоб зупинити інфекції та викликати запалення, що є сигналом для решти організму, що потрібен ремонт. Саламандри, яким бракувало макрофагів, не змогли відновити кінцівки, а натомість утворили рубці.
Гардінер сказав, що робота Годвіна - це крок до розуміння регенерації кінцівок. Зазвичай саламандри взагалі не розвиваються рубцевої тканини. Коли людина розриває м'яз або отримує досить глибокий розріз, пошкоджуючи сполучну тканину, утворюється рубцева тканина. Ця рубцева тканина не пропонує таку ж функціональність, як оригінал.
"Якби я міг отримати саламандру на шрам, це справді було б щось", - сказав Гардінер, оскільки це проливало б світло на механізм, який змушує людей не в змозі відростити кінцівку чи орган. Тож макрофаги можуть бути частиною історії, але не всією.
Неотонія та регенерація кінцівок
Здатність «залишатися молодою» може додати ще одне розуміння таємниці регенерації кінцівок. Мексиканські саламандри, які називаються аксолотлами, або Амбістома mexicanum, є неотенічними, тобто вони зберігають неповнолітні риси у дорослому віці. Ось чому аксолотли зберігають зябра під час дозрівання, тоді як інші види саламандрів не мають.
У людей теж є неотенія, тому дорослі виглядають більше, як наша дитина, ніж це стосується інших приматів, і чому нам потрібно довше дозріти, ніж, скажімо, шимпанзе. Можливо, є якийсь зв’язок із неотенією та регенерацією. Гардінер зазначає, що молодші люди, здається, краще піддаються лікуванню, ніж старші.
Крім того, дослідники з Гарвардської медичної школи встановили, що ген під назвою Lin28a, який є активним у незрілих тварин (і людей), але вимикається із зрілістю, допомагає мишам регенерувати тканини - або принаймні відрощувати кінчики їхні пальці і вуха. Коли тваринам було більше 5 тижнів, вони не змогли відростити ці частини, навіть коли стимулювалася функція Lin28a. Lin28a є частиною системи контролю тваринного над метаболізмом - при стимулюванні це може змусити тварину генерувати більше енергії, як би молодше.
Але точна природа зв'язку поки не зрозуміла. Хоча всі саламандри можуть регенерувати кінцівки, лише аксолотли неотенічні, зазначив Рой.
Саламандри, особливо аксолотли, можуть набирати стовбурові клітини для початку відростання кінцівок, і види клітин, що реагують на місце поранення, також з’являються пов'язаними з тим, чи можуть кінцівки знову відростати. Гардінер зміг дістати саламандри для вирощування зайвих кінцівок, стимулюючи ріст нервових клітин у ділянці рани.
"Це може бути пов'язане з сильною імунною відповіддю, або специфічним вивільненням деяких факторів росту, або поєднанням обох. Це може бути частково питанням біофізики: кінцівки саламандри набагато менше, ніж у людини; однак жаби не можуть відновити їх кінцівки, тому це може бути не лише питанням розміру, - сказав Рой.
Ця таємниця залишається однією - принаймні поки що.
Оригінальна стаття про Live Science.
