Андрей Лавров и Игорь Косевич с кафедры зоологии беспозвоночных биофака МГУ изучили, как искусственно разделенные между собой клетки тела губки способны вновь воссоздавать многоклеточные структуры и затем формировать из них полноценные губки. Это важно в контексте исследования процессов клеточной эволюции организмов. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological Genetics and Physiology.

Губки (Porifera) — это низшие многоклеточные животных с исключительно высокой пластичностью и мобильностью всех внутренних структур и уникальной способностью к реагрегации, т.е. процесс срастания разделенных клеток в функционирующий многоклеточный агрегат, способный впоследствии вновь образовать взрослую губку. При этом реагрегация клеток не характерна для остальных видов многоклеточных, что делает особенно интересным ее исследование (в данном случае — на Demospongiae, т.е. «губках обыкновенных»).

Клетки губок искусственным образом разъединили между собой, сначала механически, в следующей серии экспериментов — химически. В первом случае ткани были разделены путем пропускания тела губки через сетчатую ткань, во втором случае специалисты помещали губку в особо подготовленную воду — из нее изъяли кальций и магний и добавили хелатирующий компонент (ЭДТА) — и в результате ткани распадались на отдельные клетки.

Полученные взвеси поместили в чашки Петри и наблюдали за процессом реагрегации. По ходу дела менялась форма клеток, причем по разному в зависимости от их расположения. Те, что находились ближе к поверхности, из округлых становились Т-образными, а те, что были ближе к центру, приобретали амебоидные очертания. В конце процесса сформировались функциональные многоклеточные агрегаты.

Понимание данных процессов, по мнению ученых, позволит в дальнейшем сделать шаг вперед не только в вопросах эволюции клеточных организмов, но и в таких областях как фармацевтика, где процессы реагрегации губок смогут оптимизировать производство их биологически активных веществ. 

Источник: Научная Россия

Исследованием занимались палеонтологи из берлинского музея естественной истории; его результаты опубликованы в журнале Nature. Изучая окаменелые останки различных земноводных, специалисты обнаружили способности к регенерации у двух групп ископаемых амфибий: Micromelerpeton и Sclerocephalus. Их лапы, пальцы и хвосты во многих случаях были соединены неправильно: с искривлениями или смещениями, что характерно для современных саламандр, заново отращивающих костную ткань.

СклероцефалЧастичная регенерация свойственна многим представителям фауны и в наши дни. Это не только ящерицы, у которых вырастает новый хвост или морские звезды с их новыми лучами: в человеческом теле регенеративная способность есть у печени. Но лишь саламандры могут полностью воссоздать конечности со всеми их нервными окончаниями и элементами скелета, тогда как у других животных костную ткань заменяет хрящ, а спинной мозг не восстанавливается.

Ископаемые амфибии Micromelerpeton и Sclerocephalus жили за 60−80 миллионов лет до появления саламандр. Это позволяет предположить, что в прошлом регенерация была свойственна многим представителям фауны. У саламандр способность к регенерации, обусловлена наличием «гена-сироты»: видоспецифичного гена, не имеющего сходства ни с одним известным в базе данных геном других организмов. Современные животные в процессе эволюции утратили этот ген и теперь не умеют отращивать конечности так, как это делали их далекие предки.

Источник: National Geographic 

Палеонтологи обнаружили амфибий каменноугольного периода с регенерировавшими конечностями. Находка свидетельствует о том, что способность к регенерации когда-то имелась у предков всех наземных позвоночных, включая человека.

Micromelerpeton crederniОписание находки, сделанной немецкими специалистами из Музея естествознания в Берлине, опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Как известно, саламандры являются единственными животными, которые могут во взрослом возрасте заново отрастить утраченную конечность (это же делают и головастики лягушек). Долгое время оставалось неясным, приобрели ли саламандры такую способность недавно или же унаследовали ее от далеких предков, тогда как остальные четвероногие в ходе эволюции ее потеряли.

Авторы статьи показали, что верна вторая гипотеза – уже 300 миллионов лет назад земноводные с легкостью регенерировали потерянные ноги. Об этом говорят несколько скелетов амфибии Micromelerpeton crederni, найденные на северо-западе Германии. В конце каменноугольного – начале пермского периодов представители данного вида, относящиеся к группе темноспондилов, обитали в пресных водоемах на территории современной Европы.

Среди прочих экземпляров M. crederni ученые обнаружили скелеты с аномальным строением одной из конечностей – им встретились шестипалые ноги, ноги со слившимися пальцами и с дополнительным числом фаланг в пальцах. Подобные аномалии нередко наблюдаются и в регенерировавших ногах современных саламандр, особенно если одна и та же конечность была оторвана два раза.

Открытие доказывает, что способность к регенерации парных конечностей является очень древней. Поэтому не исключено, что она была свойственна еще костистым рыбам, от которых произошли все наземные позвоночные. Если это верно, то базовые молекулярные механизмы, отвечающие за такую регенерацию, в «замороженном виде» могли сохраниться у рептилий, птиц и млекопитающих.

Источник: infox.ru

Черви планарии известны своими уникальными регенеративными способностями: что им ни отрежь, всё отрастёт, даже голова, но самое интересное то, что при потери головы и её  дальнейшей регенерации, у них частично восстанавливается память.

Подробнее...

Черви планарии известны своими уникальными регенеративными талантами: что им ни отрежь, всё отрастёт, даже голова. Считается, что такая способность к самовосстановлению происходит из-за обилия стволовых клеток, которые составляют 20% тела червей. При этом учёные всё пытаются выяснить, до каких пределов распространяются регенеративные способности планарий, насколько новый орган или часть тела могут заменить утраченные.

Вспомнить, чему её учили, планария может и без головы. (Фото BernardoSegura.)Например, если отрубить планарии голову — сможет ли новая голова вспомнить то, что помнила старая?

Вопрос может показаться несколько странным: ведь если память сосредоточена в голове (а мы привыкли думать, что она прячется именно там), то, как и всё в ней находившееся, вместе с ней исчезнет. Но оказалось, что с планариями не всё так очевидно.

Зоологи из Университета Тафтса (США) поставили опыт, в ходе которого сначала обучали планарий не бояться света и открытого пространства, а потом отрубали червям голову. Планарии любят затенённые и потайные места, поэтому на то, чтобы научить их не бояться искать корм на открытом месте, ушло 10 дней. После того как у червей удаляли голову и весь мозг подчистую, им давали две недели на то, чтобы отрастить и то и другое заново. Затем им снова предлагали поискать еду на освещённой и открытой чашке Петри.

Как пишут исследователи в Journal of Experimental Biology, черви не сразу устремлялись к угощению — однако теперь их не нужно был дрессировать в течение 10 дней: достаточно было один раз напомнить, что в этой ситуации света бояться не надо.

То есть даже без головы у планарий сохранялась бóльшая часть памяти о том, чему они научились до «казни». Правда, учёные пока не знают, как это у червей получается: то ли муштра сопровождается какими-то изменениями в ДНК, так что планария учится вся целиком, а не только её голова, то ли другие части тела берут в какой-то степени на себя функции центральной нервной системы...

Исчтонки: КОМПЬЮЛЕНТА

После недавнего развенчания антиоксидантов, предпринятого самим Джеймсом Уотсоном, любым работам на тему окислительного стресса и его полезности/вредности для живого организма обеспечено повышенное внимание. Впрочем, исследование учёных из Манчестерского университета (Великобритания) весьма примечательно и само по себе, без учёта текущей общественно-научной конъюнктуры. В статье, опубликованной в Nature Cell Biology, авторы пишут, что для успешной регенерации конечностей амфибиям требуется повышенная концентрация перекиси водорода — вещества, которое для живых клеток считается убийственным.

Головастики помогли учёным узнать про роль кислородных радикалов в регенерации тканей. (Фото Don Johnston.)Способность земноводных регенерировать давно занимает учёных: головастик, потерявший хвост, отрастит его заново за одну неделю (ни одному млекопитающему такое и не снилось). Исследователи очень хотят понять, какие гены у амфибий отвечают за их удивительные регенеративные способности и можно ли эти гены мобилизовать у зверей. В своей работе учёные из Манчестерского университета наткнулись на два таких гена, которые были абсолютно необходимы для регенерации тканей, но при этом самым активным образом повышали уровень кислородных радикалов.

Но, возможно, повышенный уровень реактивных форм кислорода есть лишь побочное следствие работы этих генов? Оказалось, что нет: концентрация перекиси водорода у головастика мгновенно возрастала после ампутации хвоста и держалась на повышенном уровне всё время, пока хвост отрастал заново. Исследователи пытались снизить количество пероксидных радикалов, либо заливая их антиоксидантами, либо просто выключая «пероксидные» гены. В обоих случаях восстановление тканей у головастика замедлялось до полной остановки.

По словам учёных, кислородные радикалы крайне необходимы для активации так называемого сигнального пути Wnt — цепочки молекулярных реакций, участвующих практически во всех регенерационных системах, когда-либо попадавших в поле зрения науки. В том числе и тех, что работают у нас с вами.

Вполне возможно, что в будущем кислородные радикалы станут одними из «столпов» регенеративной медицины — с их помощью человек сможет отращивать себе ткани, органы и вообще конечности. Впрочем, это пока что научная фантастика. Пока же можно сказать, что эра заведомо полезных и хороших антиоксидантов подходит к концу: пришла пора пересмотреть роль «вредных агрессивных» радикалов в молекулярной и клеточной биологии.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Плоские черви планарии во взрослом состоянии сохраняют «всемогущие» стволовые клетки, способные превратиться в клетку любой другой ткани и органа. При сильных повреждениях одна такая клетка фактически может заново создать взрослую планарию.

ПланарияФантастические способности планарий к регенерации известны давно. Если разрезать этого плоского червя на 100 фрагментов, то каждый из них восстановит полноценный организм, со всеми системами и внутренними органами. Но источник таких регенерационных способностей долгое время оставался неизвестным.

Оказалось, что у взрослых планарий в организме остаётся заметная популяция эмбриональных стволовых клеток, из которых развиваются клетки любого типа. Многие животные, в том числе человек, сохраняют стволовые клетки до зрелого возраста, но они не имеют универсальности. Так, гематопоэтические стволовые клетки могут дать только клетки крови; стволовые клетки кожи способны восстанавливать лишь покровы тела, кожу и волосы.

Питер Реддин из Медицинского института Говарда Хьюза вместе с коллегами из Массачусетского технологического института решил выяснить способности стволовых клеток планарий. Чтобы подавить способность клеток червей к делению, исследователи подвергали планарий радиационному облучению; при этом выбранная доза радиации позволяла выжить некоторым необластам (клеткам, которые мигрируют в зоны поражений и заживляют раны, образуя здоровую ткань). Такие необласты, когда их потом пытались выращивать в культуре клеток, демонстрировали все свойства стволовых клеток, образуя клетки различных тканей. Некоторые из необластов (их назвали клоногенными) были в состоянии превращаться во все ткани взрослого червя.

Чтобы подтвердить универсальность клоногенных необластов, учёные пересаживали их червям, облучённым смертельной дозой радиации, когда у планарии не оставалось ни одной клетки, способной к делению. То, что происходило дальше, сами исследователи называют не иначе, как научно-фантастическим фильмом: единственная клетка полностью оздоровляла облучённую планарию! Медленно, но верно потомки пересаженной клетки заменяли повреждённые ткани по всему организму, вплоть до нервных узлов и органов чувств. В конце процесса червь состоял из клеток, генетически идентичных исходной донорской клоногенной клетке. При этом животное чувствовало себя нормально, питалось, росло и размножалось.

Отчёт об этом исследовании опубликован в выпуске журнала Science.

Фундаментальная наука утверждает, что это первый случай, когда взрослое животное несёт плюрипотентные стволовые клетки. До сих пор считалось, что такие всемогущие клетки заканчиваются у организма с его рождением. Ну а для прикладной науки это означает возможный прорыв в регенеративной медицине: если удастся найти человеческие гены, аналогичные тем, что управляют необластами у червей, можно будет создавать похожие всемогущие клетки и на человеческом материале.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Изучение регенерации планарии поможет на генетическом уровне разобраться в механизмах регенерации тканей человека, считают ученые.

Планария (фото Википедия)Человек не умеет самостоятельно отращивать себе части тела, а плоский червь планария делает это легко. Планария – чемпион по регенерации. Команда Кристиана Петерсена (Christian Petersen) из Северо-западного университета (Northwestern University) нашла ген, который помогает червю решать, какую часть тела надо восстановить: голову или хвост.

Если планарию перерезать пополам, то через какое-то время каждая половина восстанавливает недостающее: у одной половины отрастает голова, у другой – хвост. В результате вместо одного червя получается два. Происходит это, как и всякая регенерация, с участием стволовых клеток.

Ученые в эксперименте нашли ген, управляющий регенераций, он носит название notum. Этот ген критически важен для восстановления головы. У червей с заблокированным геном notum вместо головы вырастает второй хвост – получается безголовый и двухвостый «тянитолкай наоборот».

«В организме животных работает система контроля регенерации, она определяет, какая именно ткань должна восстанавливаться, — объясняет Петерсен. – Наши результаты показали, как происходит принятие решение».

Биологи выяснили, что ген notum работает в месте разреза, обращенном в сторону головы. Он запускает каскад реакций, необходимых для того, чтобы выросла именно голова. Если разрез смотрит в сторону хвоста, notum в ткани не работает.

Несмотря на то, что червь планария достигает всего лишь от 2 до 20 мм в размере, у него достаточно сложная анатомия. Поэтому, изучая червя, ученые надеются, что полученные данные можно будет применить к высшим организмам. Ген notum довольно консервативен и присутствует у всех животных, от актинии до человека. Но его функции до сих пор довольно плохо изучены. Биологи считают,что он может играть важную роль в регенерации тканей у высших животных.

Специалисты надеются, что изучение генетической основы регенерации планарии пригодится для понимания механизмов регенерации тканей человека. И, в конечном счете, для совершенствования клеточной и тканевой терапии.

Статью о работе головного гена ученые опубликовали вScience.

Источник: Infox.ru

Удивительно хрупкая кожа и феноменальные способности по ее регенерации у африканских иглистых мышей помогут биологам найти способы восстановления потерянной кожи и других частей тела человека без хирургического вмешательства, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Nature.

Иглистая мышь Ashley W. SeifertНекоторые животные научились спасаться от хищников, отбрасывая хвосты, лапы, клешни или другие части тела, отсутствие которых не мешает жизнедеятельности организма. Так, ящерицы сбрасывают хвосты, некоторые виды осьминогов - щупальца, раки - клешни, а насекомые и пауки - конечности. Как правило, в большинстве случаев потерянные хвосты и конечности вырастают заново в результате регенерации.

Группа биологов под руководством Эшли Сейферта (Ashley Seifert) из университета штата Флорида в Гейнсвилле (США) обнаружила, что африканские иглистые мыши Acomys kempi и Acomys percivali умеют сбрасывать кожу при спасении от хищника и обладают уникальной способностью по ее регенерации.

Сейферт и его коллеги обратили свое внимание на этих грызунов по наводке кенийских охотников и любителей природы, которые неоднократно видели, как иглистые мыши спасались от хищников, оставляя в их пасти обрывки шкуры.

Биологи отправились в экспедицию в Кению и попытались поймать несколько диких особей Acomys kempi и Acomys percivali. Уже на этом этапе рассказы охотников подтвердились - при поимке мышей ученые нечаянно содрали больше половины кожи на их теле, попытавшись перенести зверьков из ловушки в транспортировочную клетку.Оторванная кожа на спине иглистой мыши полностью восстановилась через месяц регенерации

Авторы статьи проанализировали свойства кожи Acomys kempi и Acomys percivali в лаборатории, измерив ее способность противостоять давлению и растяжению. Оказалось, что кожа иглистых мышей была чрезвычайно хрупкой - она в 20 раз хуже выдерживала растягивание, чем кожа обычных мышей (Mus musculus) и разрывалась в 77 раз легче. При этом на теле мышей не было зон с относительно низкой или высокой прочностью кожи - она чрезвычайно легко отрывалась в любой точке тела.

Высокая хрупкость кожи компенсируется удивительными способностями мышей по ее регенерации. По наблюдениям биологов, поврежденные участки тела зарастают новой кожей с полноценными волосяными луковицами и другими компонентами всего за месяц после травмы. В отличие от обычных мышей и других млекопитающих, новые полоски кожи практически не содержат шрамовой ткани и не отличаются по своим свойствам от нормальной кожи.

Для проверки этой способности своих подопечных ученые провели еще один опыт - они вырезали часть уха у мышей и проследили за его восстановлением. К удивлению биологов, все ткани уха, кроме мускулов, успешно восстановились. По их словам, клеточные процессы, которые происходили при восстановлении уха, очень похожи на процесс регенерации конечностей у саламандр.

Как отмечают исследователи, пример Acomys kempi и Acomys percivali показывает, что полноценная регенерация кожи и, вероятно, других тканей тела возможна. В своих следующих работах биологи планируют изучить клеточные процессы, управляющие восстановлением кожи и волосяных луковиц. Эти сведения могут помочь ученым найти способы естественного восстановления кожи и других частей тела, не прибегая к трансплантации и хирургическим операциям.

Источник: РИА Новости