Вчені пояснили, як медузи можуть відрощувати щупальця

Здається, у медуз не так вже й багато всього відбувається. Це желатинові згустки, які не мають ні мозку, ні серця, ні крові, і часто залежать від того, куди їх занесуть океанські течії.

Але це не означає, що вони прості. Зовсім ні. Вони надзвичайно ефективні, що робить їх однією з найуспішніших груп тварин на планеті.

Одним із ключів до цього успіху є їхні щупальця – довгі вусики, які обплутують здобич, доставляючи паралізуючі токсини, що дозволяють медузі спокійно перетравлювати їжу. Якщо з цими щупальцями трапляється щось недобре, медуза може просто відростити їх за дуже короткий проміжок часу.

Вивчаючи крихітну, розміром з ніготь, медузу Cladonema pacificum, група дослідників на чолі з біологом Сосуке Фудзіта з Токійського університету нарешті розкрила клітинні механізми, що стоять за цим дивовижним актом зцілення.

Ключем до регенерації, від комах до хребетних тварин, таких як саламандри, є скупчення клітин під назвою бластема. Тепер ми знаємо, що медузи частково вирощують свою бластему з тканин, які називаються репаративно-специфічними проліферативними клітинами; стовбуровими клітинами, які активно ростуть і діляться, але ще не диференціюються. Вони дуже схожі на стовбурові клітини в тому, що можуть ставати тим, що потрібно їхньому хазяїну.

Серія зображень, що демонструють процес регенерації щупальця, від ампутації до 72 годин потому. (Сосуке Фудзіта, Токійський університет)

“Важливо, що ці стовбурові проліферативні клітини в бластемі відрізняються від резидентних стовбурових клітин, локалізованих в щупальцях”, – говорить біолог Юічіро Накаджіма з Токійського університету. “Репаративно-специфічні проліферативні клітини в основному сприяють формуванню епітелію – тонкого зовнішнього шару – новоутвореного щупальця”.

Щоб визначити, як медуза робить те, що вона робить, дослідники обережно видалили щупальця, дочекалися початку процесу регенерації, потім піддали евтаназії і препарували тварин, використовуючи різні барвники для маркування різних клітин.

Медузи насправді мають стовбурові клітини, які постійно знаходяться в щупальцях і біля них. Це клітини, які ще не мають визначеної функції і можуть перетворитися на будь-який тип клітин, який потрібен організму. Вони використовуються для постійного обслуговування та ремонту тіла медузи протягом усього її життя.

Однак репаративно-специфічні проліферативні клітини з’являються лише тоді, коли медуза травмується – вони специфічні для відновлення та регенерації пошкоджених частин тіла. Це схоже на репаративні клітини, знайдені у саламандр, які розвиваються з двосторонньою симетрією, на відміну від дивного, радіального розвитку медуз.

Резидентні стовбурові клітини (зелені) і проліферативні клітини (червоні) в регенеруючому щупальці медузи. (Сосуке Фудзіта, Токійський університет)

“У цьому дослідженні наша мета полягала у вивченні механізму утворення бластем, використовуючи щупальце кишковопорожнинної медузи Cladonema в якості регенеративної моделі у небілатеральних”, – пояснює Фудзіта.

“Враховуючи, що репаративно-специфічні проліферативні клітини є аналогами обмежених стовбурових клітин у кінцівках двостулкових саламандр, ми можемо припустити, що утворення бластеми репаративно-специфічними проліферативними клітинами є спільною рисою, незалежно набутою для регенерації складних органів і придатків у процесі еволюції тварин”.

Саламандри і медузи дуже відрізняються одна від одної; останній спільний предок між медузами і двостулковими жив сотні мільйонів років тому, і різні шляхи еволюції очевидні. Це означає, що дуже цікаво знайти спільний механізм репарації в обох; це може свідчити про якусь конвергентну еволюцію, коли дуже різні організми незалежно розвивають схожі риси.

Чого ми наразі не маємо, так це інструментів, щоб з’ясувати, як репаративно-специфічні проліферативні клітини з’явилися у медуз. Це дуже важливий наступний крок, кажуть дослідники, адже він може допомогти нам з’ясувати, як надати людині здатність до регенерації частин тіла.

“Зрештою, – каже Накадзіма, – розуміння механізмів утворення бластем у регенеративних тварин, включаючи медуз, може допомогти нам визначити клітинні та молекулярні компоненти, які покращують наші власні регенеративні здібності”.