Jei nupjaunate koją nuo salamandros, ji užauga. Tačiau žmonės nesugeba suvaldyti triuko. Priežastys toli gražu nėra paprastos ir tam tikra prasme vis dar yra paslaptis.
„Mes iš tikrųjų atsinaujiname tikrai gerai; pavyzdžiui, mūsų epidermis“, - „Live Science“ sakė Davidas Gardineris, Kalifornijos universiteto, Irvino vystymosi ir ląstelių biologijos profesorius, nurodydamas viršutinį odos sluoksnį. "Mūsų žarnos pamušalas, mes galime regeneruoti gabalus ir gabalus. Bet mes neatsinaujiname šių sudėtingesnių struktūrų."
Gardineris dešimtmečius tyrinėjo salamandrų regeneraciją, ieškodamas pagrindinio supervalstybės mechanizmo. Žmogaus atsinaujinimas, jo teigimu, greičiausiai dar ateityje, tačiau ne per toli - gali būti, kad jį nulaužys vienas iš jo dabartinių magistrantų ar doktorantų, o galūnių atsinaujinimas bus medicinos priemonių rinkinio dalis.
Taip yra todėl, kad teoriškai turėtų būti įmanoma atgaivinti žmogaus galūnes. Pvz., Odoje, jei įpjovos nėra gilios, randų nebus dėl gijimo proceso, kuris regeneruoja odos ląsteles. Žmonėms taip pat įmanoma regeneruoti pačius pirštų galiukus, jei ląstelės po nagais vis dar nepažeistos. Kaulai bus megzti kartu, jei vėl sujungsite gabalus, tarkime, varžtu ar liejiniu. Žmogaus kepenys taip pat gali augti, kad užpildytų vietą ir atstatytų dalį pažeistos struktūros.
Auga visa galūnė
Galūnių atstatymas (kaip daro salamandros) yra ne tik audinių pakeitimas. Kad galūnė atsinaujintų, reikia kaulų, raumenų, kraujagyslių ir nervų. Yra suaugusių kamieninių ląstelių, tam tikrų nediferencijuotų ląstelių, kurios gali tapti specializuotos, kurios regeneruoja raumenis, tačiau neatrodo, kad jos suaktyvina. „Jūs galite atsinaujinti kraujagysles ir net nervus“, - teigė Gardineris. "Bet visa ranka negali".
Monrealio universiteto stuburinių gyvūnų audinių regeneracijos laboratorijos direktorius Stéphane Roy pažymėjo, kad oda, kepenys ir kaulai neatsinaujina ta pačia prasme, kaip tai daro salamandros.
„Žmonės gali pakeisti tik paviršinį odos sluoksnį (o tai iš tikrųjų yra nenutrūkstamas procesas, vadinamas homeostaze)“, - sakė jis el. Laiške. "Didžioji namo dulkių dalis yra negyvos odos ląstelės, kurias praradome."
„Kepenys taip pat yra visiškai kitokios nei galūnių regeneracija salmandose“, - teigė Roy. "Kepenų atsinaujinimas iš tikrųjų yra kompensacinė hiperplazija, o tai reiškia, kad tai, kas liko, išaugs, kad kompensuotų prarastą." Taigi ten esantis kepenų audinys išaugs, tačiau jei visos kepenys būtų prarastos, jos negalėtų atsinaujinti.
"Tai, kas buvo prarasta, nebeaugs, todėl negalėsite pakartotinai amputuoti kepenų, priešingai nei salamandros galūnės, kurias galima amputuoti kelis kartus ir kaskart atsinaujinti nauja galūne."
Žmonės turi galimybę atsinaujinti
Tačiau Gardineris teigė, kad žmonės gimdo visas organų sistemas; iš kai kurios genetinės informacijos žmogaus embrionas per devynis mėnesius išsivysto į pilną žmogų. Taigi, yra ribotos galimybės atnaujinti dalykus, ir tai daro evoliucinę prasmę - žmogus turi mokėti gydytis, sakė jis.
Be to, žmogaus ir salamandros genetinė technika nėra tokia skirtinga, nors paskutinis mūsų protėvis išsiskyrė devono laikotarpiu, prieš maždaug 360 milijonų metų. „Nėra jokių specialių genų, skirtų regeneracijai“, - teigė Gardineris. "Yra šie žingsniai, kuriuos jie praeina, ir bent vienas iš tų žingsnių žmonėms neveikia."
Norėdami atgaivinti galūnę, ląstelės turi žinoti, kur jos yra - ar jos yra pačiame galūnės gale pirštais, ar jos yra alkūnės sąnaryje? - ir jiems reikia tinkamai statyti tinkamas struktūras. Gardineris teigė, kad salamandros turi tam tikrus genus, kurie žmonėms yra „išjungti“. Galbūt tie genai įgalina regeneraciją arba bent jau padeda kontroliuoti procesą. Kažkas žmogaus evoliucinėje praeityje pasirenkami prieš išreiškiant tuos genus taip, kaip tai daro salamandros. Niekas nežino, kas tai buvo, sakė jis.
2013 m. Australijos mokslininkas Jamesas Godwinas Monasho universitete galbūt išsprendė dalį šios paslapties. Jis nustatė, kad ląstelės, vadinamos makrofagais, apsaugo nuo randų susidarymo salamandrose. Makrofagai egzistuoja kitiems gyvūnams, įskaitant žmones, ir yra imuninės sistemos dalis. Jų funkcija yra sustabdyti infekcijas ir sukelti uždegimą, tai yra signalas likusiam kūnui, kad reikalinga atstatymas. Salamandroms, kurioms trūko makrofagų, nepavyko atsinaujinti galūnių, jos vietoje susidarė randai.
Gardineris teigė, kad Godwino darbas buvo žingsnis link galūnių atsinaujinimo supratimo. Paprastai salamandrai išvis nesivysto rando audinys. Kai žmogus suplėšia raumenį arba jam padarytas pakankamai gilus pjūvis, pažeidžiantis jungiamąjį audinį, susidaro randas. Šis rando audinys nepasižymi tuo pačiu funkcionalumu kaip ir originalūs dalykai.
„Jei aš gaučiau salamandrą į randą, tai tikrai būtų kažkas“, - teigė Gardineris, nes tai parodytų mechanizmą, dėl kurio žmonės negali augti galūnės ar organo. Taigi makrofagai gali būti pasakojimo dalis, bet ne visa tai.
Neotonijos ir galūnių regeneracija
Gebėjimas „išlikti jaunam“ gali pridėti dar vieną įžvalgą apie galūnių atsinaujinimo paslaptį. Meksikos salamandros, vadinamos aksolotlais, arba Ambistoma Meksikos, yra neoteniniai, tai reiškia, kad jie išsaugo nepilnamečių bruožus iki pilnametystės. Štai kodėl aksolotlai išlaiko žiaunas subrendę, o kitos salamandrų rūšys - ne.
Žmonės taip pat turi neoteniją, todėl suaugusieji labiau panašūs į mūsų kūdikius, o ne į kitų primatų atvejus, ir kodėl brandinti reikia ilgiau, nei, tarkime, šimpanzių. Galbūt yra tam tikro ryšio su neotenija ir atsinaujinimu. Gardineris pažymi, kad jaunesni žmonės geriau gydo nei vyresni.
Be to, Harvardo medicinos mokyklos tyrėjai nustatė, kad genas, vadinamas Lin28a, kuris yra aktyvus nesubrendusiems gyvūnams (ir žmonėms), tačiau išsijungia su branda, turi ranką, leidžiančią pelėms regeneruoti audinius arba bent jau atgaivinti jų pirštai ir ausys. Kai gyvūnai buvo vyresni nei 5 savaitės, jie negalėjo auginti tų dalių, net kai buvo stimuliuojama Lin28a funkcija. „Lin28a“ yra gyvūno metabolizmo kontrolės sistemos dalis - kai jis stimuliuojamas, jis gali priversti gyvūną generuoti daugiau energijos, tarsi jis būtų jaunesnis.
Bet tikslus ryšio pobūdis dar nesuprantamas. Nors visi salamandrai gali regeneruoti galūnes, tik aksolotai yra neoteniniai, pažymėjo Roy.
Salamandros, ypač aksolotlai, gali įdarbinti kamienines ląsteles, kad pradėtų ataugti galūnės. Taip pat atrodo, kad ląstelės, reaguojančios į žaizdos vietą, yra susijusios su tuo, ar galūnės gali vėl augti. Gardineris galėjo priversti salamandrus auginti papildomas galūnes, stimuliuodamas nervinių ląstelių augimą žaizdos vietoje.
"Tai gali būti susiję su stipriu imuniniu atsaku, specifiniu kai kurių augimo faktorių išsiskyrimu ar jų abiejų deriniu. Iš dalies tai gali būti biofizikos klausimas: Salamanderio galūnės yra daug mažesnės nei žmonių; tačiau varlės negali atsinaujinti savo galūnių, todėl tai gali būti ne tik dydžio klausimas “, - teigė Roy.
Ši paslaptis išlieka viena - bent jau kol kas.
Originalus straipsnis apie gyvą mokslą.
