Механизм регенерации медуз: ключ в клеточном делении
Японские учёные раскрыли клеточные механизмы, лежащие в основе способности медуз к регенерации частей тела. Результаты опубликованы 26 августа 2019 года в журнале PeerJ.
Изучение примитивных животных
Как отметил Юичиро Накадзима, доцент Института междисциплинарных исследований Тохокуского университета, большинство биологических знаний основано на изучении модельных животных (мыши, мухи, черви, рыбы). Исследование разнообразных видов, таких как медузы с их стрекательными клетками (cnidocytes), позволяет расширить понимание биологии.
Медузы типа Cnidaria существуют более 500 миллионов лет. Они не обладают билатеральной симметрией, но способны регенерировать — черта, утраченная большинством сложных животных, включая человека. Их изучение может пролить свет на эволюционную биологию.
Модельный организм и методология
Для исследования использовали вид Cladonema pacificum (медуза с ветвящимися щупальцами), удобный для лабораторного содержания. Учёные изучили пространственное распределение пролиферирующих (делящихся) клеток на стадии медузы (половой стадии жизни).
Было обнаружено, что в зонтике (теле медузы) деление клеток равномерное, а в щупальцах — кластерное.
Роль питания и деления клеток
Эксперименты показали, что при отсутствии пищи или блокировке клеточного деления (с помощью ингибитора клеточного цикла) происходят следующие изменения:
- Подавляется рост размера тела.
- Нарушается ветвление щупалец.
- Нарушается дифференцировка стволовых клеток в стрекательные клетки (cnidocytes).
- Нарушается регенерация.
Это указывает, что у свободноплавающих взрослых медуз активно делящиеся клетки играют ключевую роль в контроле размера тела, формы щупалец и регенерации.
Также выяснилось, что при отсутствии пищи через 24 часа размер тела медуз постепенно уменьшается, что демонстрирует их чувствительность к доступности пищи и способность адаптироваться к метаболическим изменениям.
Планы на будущее
По словам Сосуке Фудзиты, магистранта и первого автора исследования, молекулярный контроль клеточной пролиферации — ключ к расшифровке роста и регенерации медуз. Учёные планируют:
- Изучить молекулярные механизмы развития и регенерации Cladonema.
- Исследовать различия между двумя взрослыми стадиями: медузой (половая) и полипом (бесполая).
- Выявить изменения в экспрессии генов, связанные с разными контекстами развития и регенерации.
- Внедрить генетические инструменты для манипулирования генами.