Регенерация хвоста у двоякодышащих рыб проливает свет на эволюцию восстановления конечностей

Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the Royal Society B, впервые изучило способность к регенерации хвоста у западноафриканских двоякодышащих рыб (Protopterus annectens). Учёные из Чикагского университета и Федерального университета Пара обнаружили, что этот процесс имеет много общего с регенерацией хвоста у саламандр.

Эволюционный контекст

  • Двоякодышащие рыбы — ближайшие водные родственники четвероногих, включая человека.
  • Они обладают уникальными чертами, сближающими их с наземными позвоночными: у них есть плечевая кость (humerus) в плавнике и лёгкие, похожие на наши.
  • Исследование ставило цель выяснить, была ли способность к сложной регенерации (позвонков, спинного мозга, мышц) у общего предка людей и саламандр.

Ключевые результаты

  1. Западноафриканский протоптер способен полностью регенерировать утраченный хвост.
  2. Процесс использует сходные молекулярные механизмы с регенерацией конечностей у амфибий.
  3. Критическую роль играет сигнальная молекула Shh (Sonic hedgehog), важная для эмбрионального развития.
  4. Это подтверждает гипотезу, что такой тип регенерации был присущ общему предку этих видов и человека.

Уникальные особенности модели

  • Двоякодышащие рыбы имеют гигантские геномы (до 40 раз больше человеческого) из-за обилия вирусоподобных ДНК-элементов — транспозонов.
  • Во время регенерации некоторые из этих генов активируются. Вопрос, играют ли транспозоны особую роль в восстановлении тканей, остаётся открытым.

Значение для науки

  • Новая модель (двоякодышащие рыбы) позволяет изучать регенерацию у вида, филогенетически более близкого к человеку, чем стандартные модели (например, рыбки данио).
  • Сравнительный подход помогает выявить общие принципы регенерации, отделив их от видово-специфичных особенностей.
  • Понимание «предкового генетического инструментария» для регенерации может указать, какие его компоненты утратили млекопитающие и можно ли их реактивировать для лечения тяжёлых травм, повреждений спинного мозга и ампутаций.