Почему отрастает голова у Змея Горыныча.
В комиксе о Человеке – Пауке, один из персонажей, ученый Курт Коннорс, вводит себе сыворотку на основе ДНК ящерицы и его ампутированная рука вырастает заново. Кроме того, он превращается в гигантскую злую ящерицу гуманоид. Отложив в сторону сюжеты из мира кино, попробуем разобраться насколько наука, которая уже более сотни лет занимается проблемой регенерации тканей приблизилась к разгадке процесса регенерации у животных, и возможны ли подобные процессы в организме человека.
Если в наше время человек теряет какую либо конечность, то сама она второй раз не вырастет. И наоборот, если тритон или саламандра теряют свою хвост или ногу, конечность отрастет заново. Сначала закроется рана, а, с течением времени, начнут создаваться новые кости, мышцы, нервы и кожа.
На способность некоторых пресмыкающихся регенерировать потерянные конечности впервые обратил внимание в 1740 году исследователь А. Трамбле. Он обнаружили, что одно из пресмыкающихся в пруду, около его усадьбы было способно регенерировать свои щупальца, увенчанные головой, если последние были отрезаны. Он назвал это существо “гидра”, по подобию чудовища из греческой мифологии, способного восстанавливать отрубленные головы. С тех пор ученые обнаружили не мало животных со способностью к регенерации. Всем известно, что ящерицы могут восстанавливать утраченные хвосты. У морской звезды отрастают заново потерянные концы, а некоторые плоские черви могут восстановить все тело даже из одной клетки.
Однако, несмотря на века исследований этого предмета, человечество еще далеко от понимания механизма регенерации. Существуют определенные проблемы на этом пути. Одна из проблем заключается в том, что перечень животных, с которыми легко работать и содержать в лаборатории, так называемых модельных организмов, очень отличается от тех животных, которые способны к регенерации. Куры, мыши, мухи и круглые черви, на кого опирались лаборатории и которые помогли ученым понять, как ядро клетки можно превратить в полностью сформированный зародыш, не имеют механизма регенерации и, естественно не пригодны для подобных исследований. Идеальный выбор это саламандра, она очень хорошо восстанавливает конечности, но этот процесс у саламандры растянут во времени, что замедляет исследования ученых.
К тому же геном саламандры странно раздутой. Он имеют в десять раз больше ДНК, чем геном человека и никто никогда полностью геном саламандры не секвенировал. До самого последнего времени ученые были не способы добавлять чужеродные гены в саламандру или наоборот выбивать один из существующих генов из генома саламандры. Без этих мощных методов, наука регенерации, осталась далеко позади революции, имевшей место в молекулярной биологии.
Что мы знаем о том как происходит регенерация у саламандры.
Механизм регенерации у ящерицы включает в себя несколько основных этапов. После ампутации, клетки верхнего слоя кожи обволакивают и запечатывают рану. Относительно человека, на данном этапе все и заканчивается образованием рубцовой ткани. Но у саламандры, новые клетки превращаются в структуру, называемую “раны эпидермиса”, которая посылает химические инструкции тем клеткам, что находятся ниже. В ответ на этот сигнал нервы начинают расти в направлении потерянной конечности, давая импульс роста в этом же направлении для здоровых клеток мышц и соединительных тканей. Это процесс, который восстанавливает конечности. Так или иначе, клетки знают свои прежние позиции, и они восстанавливают только потерянную часть, независимо от того как насколько глубоко отделена конечность, она будет восстановлена полностью.
Основная картина механизма регенерации понятна, но еще много деталей, которым ученые не знают объяснения. Почему форма раны сохраняется в эпидермисе и что происходит в клетках в этой области? Известно, что конечности не восстанавливаются, если нервы не начнут расти, но как именно нервы активируют весь механизм регенерации?
Самое главное то, что клетки знают правильную форму восстановления потерянной конечности и куда, и сколько расти, как они восстанавливают идеально идентичную рабочую конечность, а не бесполезные, деформированные отростки?
Это чрезвычайно сложная задача, потому что должен быть еще один, скрытый от нас механизм, управляющий этим процессом.
