Ja jūs nogriezat kāju no salamandra, tā aug atpakaļ. Cilvēki tomēr nespēj pārvaldīt triku. Iemesli nebūt nav vienkārši, un zināmā mērā tie joprojām ir nedaudz noslēpumaini.
"Mēs faktiski atjaunojamies patiešām labi; piemēram, mūsu epiderma," Dāvids Gardiners, Kalifornijas Universitātes Irvine attīstības un šūnu bioloģijas profesors, pastāstīja Live Science, atsaucoties uz ādas virsējo slāni. "Mūsu zarnu oderējums var atjaunot gabalus un gabalus. Bet mēs neatjaunojam šīs sarežģītākās struktūras."
Gardiners gadu desmitiem ilgi ir pētījis salamandru atjaunošanos, meklējot lielvaras pamata mehānismu. Pēc viņa sacītā, cilvēka atjaunošanās, visticamāk, joprojām notiks nākotnē, taču ne pārāk tālu - iespējams, ka kāds no viņa pašreizējiem maģistrantūras studentiem vai pēcdoktorantūras pētniekiem to uzlauzīs, un ekstremitāšu reģenerācija būs daļa no medicīnas instrumentu komplekta.
Tas ir tāpēc, ka teorētiski vajadzētu būt iespējamai cilvēka ekstremitātes atjaunošanai. Piemēram, ādā, ja griezumi nav dziļi, neveidosies rētas dziedināšanas procesa dēļ, kas reģenerē ādas šūnas. Cilvēkiem ir iespējams atjaunot arī pirkstu galus, ja šūnas zem nagiem joprojām ir neskartas. Kauli būs adīti kopā, ja jūs atkal savienosit gabalus, teiksim, ar skrūvi vai cast. Cilvēka aknas var arī izaugt, lai aizpildītu vietu un atjaunotu daļu no bojātās struktūras.
Audzē veselu ekstremitāti
Bet ekstremitāšu reģenerācija (tāda veida kā salamandri) ir vairāk nekā tikai audu aizstāšana. Lai ekstremitāte atjaunotos, nepieciešami kauli, muskuļi, asinsvadi un nervi. Ir pieaugušo cilmes šūnas, sava veida nediferencētas šūnas, kas var kļūt specializētas, kuras atjauno muskuļus, bet tās, šķiet, neaktivizē. "Jūs varat atjaunot asinsvadus un pat nervus," sacīja Gardiners. "Bet visa roka nevar."
Stéphane Roy, Monreālas Universitātes mugurkaulnieku audu reģenerācijas laboratorijas direktors, atzīmēja, ka āda, aknas un kauli neatjaunojas tādā pašā nozīmē, kā to dara salamandri.
"Cilvēki var aizstāt tikai virspusējo ādas slāni (kas patiesībā ir nepārtraukts process, ko dēvē par homeostāzi)," viņš teica e-pastā. "Lielākā daļa no mājas putekļiem ir mirušās ādas šūnas, kuras mēs pazaudējām."
"Aknas arī ir pavisam savādākas nekā ekstremitāšu reģenerācija salamandrās," sacīja Rijs. "Aknu reģenerācija patiešām ir kompensējoša hiperplāzija, kas nozīmē, ka atlikušajam pieaugs izmērs, lai kompensētu zaudēto." Tātad tur esošie aknu audi palielināsies, bet, ja tiktu zaudētas visas aknas, tās nevarētu atjaunoties.
"Tas, kas zaudēts, neatjaunosies, un tāpēc jūs nevarat atkārtoti amputēt aknas pretstatā salamandras ekstremitātēm, kuras var amputēt vairākas reizes un katru reizi atjaunot jaunu ekstremitāti."
Cilvēkiem ir spēja atjaunoties
Gardiners tomēr sacīja, ka cilvēki dzemdē veido veselu orgānu sistēmu; tikai no kādas ģenētiskas informācijas cilvēka embrijs deviņos mēnešos attīstās par pilnīgu cilvēku. Tātad ir ierobežota spēja no jauna atgūt lietas, un tam ir evolūcijas jēga - cilvēkiem ir jāspēj dziedēt, viņš teica.
Turklāt cilvēka un salamandras ģenētiskā tehnika nav tik atšķirīga, kaut arī mūsu pēdējais kopīgais sencis atšķīrās devona periodā, apmēram pirms 360 miljoniem gadu. "Nav īpašu reģenerācijas gēnu," sacīja Gardiners. "Ir šie soļi, kurus viņi iziet, un vismaz viens no šiem soļiem nedarbojas cilvēkiem."
Lai atjaunotu ekstremitāti, šūnām jāzina, kur tās atrodas - vai tās atrodas pirkstu galos pašā ekstremitātes galā vai atrodas elkoņa locītavā? - un viņiem jāveido pareizās struktūras pareizajā secībā. Salamandriešiem ir noteikti gēni, kas cilvēkiem ir "izslēgti", sacīja Gardiners. Varbūt šie gēni ļauj atjaunoties vai vismaz palīdz kontrolēt procesu. Kaut kas cilvēka evolūcijas pagātnē ir izvēlēts pret šo gēnu izteikšanu, kā to dara salamandras. Neviens nezina, kas tas bija, viņš teica.
Iespējams, ka 2013. gadā Austrālijas zinātnieks Džeimss Godvins Monasas universitātē ir atrisinājis daļu no šīs noslēpuma. Viņš atklāja, ka šūnas, ko sauc par makrofāgiem, šķietami novērš rētu audu uzkrāšanos salamandrās. Makrofāgi pastāv citiem dzīvniekiem, ieskaitot cilvēkus, un ir daļa no imūnsistēmas. Viņu funkcija ir apturēt infekcijas un izraisīt iekaisumu, kas ir signāls pārējai ķermeņa daļai, ka nepieciešams remonts. Salamandriešiem, kuriem trūka makrofāgu, neizdevās atjaunot ekstremitātes, un tā vietā izveidojās rētas.
Gardiners sacīja, ka Godvina darbs ir solis uz ekstremitāšu reģenerācijas izpratni. Parasti salamandrās rētas audi vispār neattīstās. Kad cilvēks sarauj muskuli vai saņem pietiekami dziļu griezumu, sabojājot saistaudus, veidojas rētaudi. Šie rētaudi nepiedāvā tādu pašu funkcionalitāti kā oriģinālie materiāli.
"Ja es varētu dabūt salamandru ar rētu, tas tiešām būtu kaut kas," sacīja Gardiners, jo tas parādīs informāciju par mehānismu, kas cilvēkiem liek atgūt ekstremitāti vai orgānu. Tātad makrofāgi varētu būt stāsta daļa, bet ne visi tajā.
Neotonijas un ekstremitāšu reģenerācija
Spēja "palikt jaunam" var pievienot vēl vienu ieskatu ekstremitāšu reģenerācijas noslēpumā. Meksikas salamandras, ko sauc par axolotls, vai Ambistoma meksikāņu, ir neotēniski, kas nozīmē, ka viņi saglabā nepilngadīgas iezīmes jau pieaugušā vecumā. Tāpēc axolotls saglabā žaunas nobriešanas laikā, turpretī citas salamandru sugas to nedara.
Arī cilvēkiem piemīt neotenija, tāpēc pieaugušie izskatās vairāk kā mūsu mazuļi, nekā tas ir citu primātu gadījumā, un kāpēc nobriešanai mums nepieciešams ilgāks laiks, nekā, teiksim, šimpanzēm. Iespējams, ka ir kāda saistība ar neoteniju un reģenerāciju. Gardiners norāda, ka jaunāki cilvēki, šķiet, spēj labāk dziedēt nekā vecāki.
Turklāt Hārvardas Medicīnas skolas pētnieki atklāja, ka gēns ar nosaukumu Lin28a, kurš aktīvi darbojas nenobriedušos dzīvniekos (un cilvēkos), bet izslēdzas ar briedumu, dod iespēju pelēm reģenerēt audus vai vismaz ataudzēt padomus viņu pirkstiem un ausīm. Kad dzīvnieki bija vairāk nekā 5 nedēļas veci, viņi nespēja atgūt šīs daļas pat tad, ja tika stimulēta Lin28a funkcija. Lin28a ir daļa no dzīvnieka metabolisma kontroles sistēmas - stimulējot, tas var likt dzīvniekam radīt vairāk enerģijas, it kā viņš būtu jaunāks.
Bet precīzs savienojuma raksturs vēl nav saprotams. Lai gan visi salamandri var atjaunot ekstremitātes, tikai aksolotli ir neotēniski, atzīmēja Rijs.
Salamandras, īpaši aksolotlas, var vervēt cilmes šūnas, lai sāktu ekstremitāšu atjaunošanos. Šķiet, ka arī šūnas, kas reaģē uz brūces vietu, ir saistītas ar to, vai ekstremitātes var atkal augt. Gardiners spēja panākt, lai salamandras audzētu papildu ekstremitātes, stimulējot nervu šūnu augšanu brūces vietā.
"Tas var būt saistīts ar spēcīgu imūnreakciju vai dažu augšanas faktoru specifisku izdalīšanos, vai arī ar abu kombināciju. Tas daļēji varētu būt biofizikas jautājums: Salamandras ekstremitātes ir daudz mazākas nekā cilvēkiem; tomēr vardes nespēj atjaunot savas ekstremitāšu, tāpēc tas var nebūt tikai jautājums par izmēru, "sacīja Rijs.
Šis noslēpums paliek viens - vismaz pagaidām.
Oriģināls raksts par Live Science.
