Дивовижне відкриття: вчені з’ясували, як тварини відновлюють частини тіла після травм

Організм людини може пристосуватися до змін, які відбуваються у природі. До прикладу, коли влітку спекотно, а взимку холодно, внутрішня температура людини тримається на рівні 37°C, це відбувається завдяки гомеостазу, пише Interesting Engineering.

Цей стан є життєво важливим для виживання, адже дозволяє і тваринам підтримувати стабільні внутрішні умови навіть тоді, коли все навколо змінюється. 

Зокрема нещодавнє дослідження групи Ikmi з EMBL Heidelberg показало, що гомеостаз допомагає підтримувати баланс всередині організму та може змінювати його форму. Наприклад, морська анемона-зірочка має регенеративні здібності, які вражають, завдяки ним вона може відростити нову голову або ногу, якщо її відрізати. А якщо якусь частину тіла розрізати навпіл, то кожна з них перетворюється на повноцінну анемону. 

“У той час, як деякі тварини, що регенерують, такі як саламандри та риби, зосереджуються на відновленні втрачених частин пропорційно до того, що залишилося, ця морська анемона застосовує інший підхід. Вона змінює форму всього свого тіла, щоб зберегти ту саму загальну форму, навіть якщо це означає коригування частин, які не були пошкоджені”, – пояснюють у виданні.

Така особливість відстежується також у плоских червів та інших тварин, які можуть регенерувати все своє тіло. 

“Регенерація – це відновлення функції після втрати або пошкодження тканини. Більшість досліджень в основному розглядають моделі та розміри регенерації, але наші результати показують, що підтримка форми також має вирішальне значення – і це те, що організм активно контролює”, – підкреслив керівник групи EMBL і старший автор нового дослідження в журналі Developmental Cell Айссам Ікмі.

Зокрема дослідження почалося з того, коли докторантка в групі Ікмі Стефані Чунг помітила щось незвичне. Під час того, як нога морської анемони була поранена, дослідниця спостерігала поділ клітин на місці рани та неочікуваний поділ клітин на протилежному кінці тіла – в області рота. 

Завдяки цьому вона висловила припущення, що через поранення анемона посилала сигнали по всьому тілу. 

Щоб зрозуміти взагалі, що це за процес, вчені використали просторову транскриптоміку разом з передовою візуалізацією. За допомогою цих інструментів вони побачили, які гени були активними в різних частинах тіла анемони під час регенерації. 

“Вони виявили дивовижний факт, що травма викликала молекулярні зміни як поблизу, так і далеко від рани. Клітини рухалися, а тканини реорганізовувалися, ефективно змінюючи форму всього тіла. Цікаво, що ступінь перебудови тіла залежав від тяжкості травми. Втрата ноги викликала незначні зміни, тоді як розрізання анемони навпіл призвело до значного ремоделювання”, – пояснили в Interesting Engineering.

Крім того, дослідники виявили сімейство ферментів “металопротеази”, які ставали активнішими, коли втрачалося більше тканин. Ці ферменти працювали не тільки на місці рани, а й були активними по всьому тілу, завдяки чому відновлювалися тканини. 

“Металопротеазну активність ніколи раніше не виявляли на тваринах. Мені довелося розробити та оптимізувати експериментальні умови для Nematostella на основі нечисленних літературних джерел, доступних для інших видів. Це зайняло деякий час, але кінцеві результати були дуже корисними”, – розповів один з провідних авторів дослідження і старший науковий співробітник Ikmi Group Петрус Стінберген.

Однак відкриття відбулося, коли дослідники збагнули, що завдяки цим змінам анемона повернулася до своєї початкової форми. Це означає, що тварина повернулася до своїх пропорцій, які були до травми. 

“Ми стали свідками координації всього організму, яка керує цією перебудовою. Ця пропорційна реакція дозволяє анемоні відновити свою форму, підкреслюючи, як такі організми, як Nematostella, інтерпретують і реагують на втрату тканин відповідно до завданої шкоди”, – підсумував Ікмі.