Симетрія понад усе: як медузи відновлюють своє тіло

Втративши частину свого тіла, личинки медузи аурелії не намагаються відростити її заново, але перебудовують самі себе так, щоб повернути радіальну симетрію.


Здатність до регенерації є у всіх живих істот, просто у когось вона виражена меншою мірою (ми, наприклад, не можемо відростити палець або ногу замість втрачених), у когось - більшою (для тритонів, наприклад, відновити ногу, око або якийсь внутрішній орган зовсім не проблема). Чемпіонами самовстановлення можна назвати кишечнополісних - гідр, медуз і їх родичів, хоча тут все-таки слід пам'ятати, що влаштовані вони помітно простіше, ніж ті ж тритони. У дослідженнях регенерації один з найчастіших модельних об'єктів - прісноводна гідра з підручника біології, яка після будь-якої рани, після будь-якого пошкодження може зробити все, як було.


Але, як виявилося, кишечнополісні не завжди «роблять все, як було». Майкл Абрамс (Michael Abrams) і його колеги з Каліфорнійського технологічного інституту експериментували з личинками-ефірами медузи аурелії вухатою. Ефіри влаштовані простіше, ніж дорослі медузи: невелике дисковидне тіло з 8 подвійними лопатями-виростами по краях, щупалець як таких немає, травна система недорозвинена. У личинки відрізали одну або кілька «рук» - лопастей, після чого вона досить швидко, за кілька годин, заліковувала рану. Однак нової лопаті натомість втраченої не з'являлося. Замість цього ефіру перебудовувала тіло так, щоб стати знову симетричною - незалежно від того, скільки їй залишали «рук», сім, п'ять або всього лише дві.

Як відомо, медузи ставляться до радіально-симетричних тварин: у них можна відрізнити верхню частину тіла від нижньої, але неможливо відокремити ліву сторону від правої. Рухаючись, медуза «плескає» куполом і ротовими лопатями (а личинка - лопатями, розташованими по краях тіла), і саме симетрія у власній будові дозволяє тваринам рухатися в потрібному напрямку. Якщо якої з «кінцівок» буде не вистачати, то через порожнє місце порушиться гідродинаміка, потоки води при поштовху будуть йти не туди, і медуза не зможе керувати своїми рухами. Тому для личинки виявляється важливіше не стільки заново відростити втрачену лопату, скільки відновити симетричну будову тіла. Більш того, несиметрична ефіру досить часто, в 15% випадків, взагалі не могла перетворитися на дорослу медузу.

У статті в PNAS автори пишуть, що тіло личинок перебудовувалося м'язовими зусиллями: якщо у воду, де вони жили, додавали речовину, що розслабляє м'язові клітини, то симетризація відбувалася помітно повільніше. Навпаки, якщо м'язи ефіри під дією підвищеної концентрації солей магнію починали скорочуватися швидше, то і симетрична будова відновлювалася швидше.

Очевидно, вся справа тут у тому, що через втрату лопатей механічні сили в тілі медузи виявлялися незбалансованими, що само собою призводило до перебудови еластичного тіла. При цьому ефіри обходилися без того, щоб стимулювати активний поділ і відмирання клітин, як воно буває при регенеративних процесах у інших тварин - очевидно, механічним способом тут можна досягти прийнятного результату без великих енергетичних витрат на клітинну динаміку. Личинки інших видів медуз теж виявилися здатні до симетризації - звичайно, було б цікаво з'ясувати, чи здатні до такого трюку дорослі медузи та інші радіально-симетричні організми.

Отримані результати ще раз говорять нам про те, що морфогенез - формування частин тіла, органів і т. д. - залежить не тільки від молекулярно-генетичних процесів, але і від суто фізичних взаємодій між різними частинами тіла. Відомо, що і людські клітини чутливо реагують на механічні сили, які часом можуть чинити вирішальний вплив на їх клітинну долю; можливо, що і в медичній регенерації наших тканин і органів можна буде досягти більшого успіху, якщо ми звернемо увагу на їх «фізику».

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND