Способна регенерировать все тело и даже отрастить себе голову: как работает бессмертие гидрактинии

Может ли гидрактиния, обитающая в морских глубинах, поделиться с людьми своими удивительными регенеративными способностями?

Чрезвычайно маленькие морские полипы, называемые гидрактиния (hydractinia), являются родственниками медуз, морских анемонов и кораллов. Хотя каждое из этих существ достигает размера не больше детской ресницы, а вблизи напоминает деревце, стоящее на ножке и имеющее голову со щупальцами (они нужны гидрактинии, чтобы ловить проплывающих мимо растений и животных), они наделены чрезвычайной способностью: если рыба вдруг откусит голову полипа, через неделю на ее месте отрастает новая.

Гидрактинии живут на раках-отшельниках. Эти существа совершенно не стареют, а их последний общий предок с человеком жил более 600 млн лет назад.

Именно особенность гидрактинии отращивать себе новую голову привлекла внимание Ури Фрэнка и его коллег, работающих в Институте регенеративной медицины (REMEDI) в Голвейском университете, Ирландия. По словам Фрэнка, способность к регенерации тканей, которая встречается не только в гидрактинии, но и у похожих на нее организмов, возможно когда-то присутствовала даже у человека, но со временем перестала проявляться.

Как именно гидрактиния регенерирует новые части тела и может ли в этой способности крыться возможность регенерации клеток у человека?

"Бессмертие" гидрактинии: как оно работает

Как было установлено учеными из института здоровья США, морское беспозвоночное способно регенерировать части тела с помощью уникальных стволовых клеток.

Исследователи секвенировали РНК (рибонуклеиновую кислоту) из гидрактинии и в начале процесса регенерации обнаружили молекулярную сигнатуру, очень похожую на сигнатуру процесса старения. Из этого ученым удалось заключить, что в начале процесс регенерации и процесс старения могут быть тесно связаны. Это помогло взглянуть на эволюцию старения по-новому.

Как только в гидрактинии остается совсем маленькая часть тела, например только туловище, она начинает отращивать все тело заново. Ее особые стволовые клетки трансформируются в другие клетки. Интересно и то, что если отделить рот от того места, где расположены стволовые клетки, то гидрактиния вырастит новое тело только изо рта. То есть любая клетка тела полипа может стать его стволовой клеткой.

К примеру, в человеческом организме стволовые клетки используются только на этапе развития. Хотя поведение, похожее на гидрактинию, наблюдается у многих организмов, проявляющих высокую регенерационную способность, этот механизм до конца еще не был изучен.

Ури Фрэнк и его коллеги также изучали способность гидрактинии к генерации с помощью стволовых клеток. Он даже показал увлекательное видео на одной из биологических конференций, на котором было видно, как движутся эмбриональные стволовые клетки (благодаря генетической модификации они светились зеленым цветом) к шее безголового полипа, чтобы потом отрастить голову.

Ученые из Голвея пытались понять, каким образом стволовые клетки гидрактинии "понимают", какой орган потерялся, и откуда именно они берутся. Позже они задумались, почему некоторые животные обладают регенеративными свойствами, тогда как другие нет. Например, саламандра может отрастить себе новый хвост, а лягушка, являющаяся ее ближайшим родственником, потерянные конечности не восстанавливает.

Что известно о стволовых клетках

Процессы в стволовых клетках зародились очень давно, и они схожи у многих животных. К примеру, практически у всех животных, в частности в гидрактинии и человека, подобна сложная сигнальная система Wnt, отвечающая за контроль над стволовыми клетками эмбрионов, но при его отсутствии провоцирует рост раковых клеток. Она является одной из немногих систем, оставшихся неизменными с тех пор, когда гидрактиния появилась на эволюционном дереве.

За последние десятилетия ученые поняли, что первоначально стволовые клетки развились у существа, даже древнее гидрактинии, но не дожившей до наших дней. По мнению Фрэнка, способность к регенерации, сформировавшаяся у этого существа, позже передалась всем появившимся после нее животным. Но в современном мире эта способность в большей степени никак себя не проявляет.

Ури считает, что это может быть уже не такой сумасшедшей идеей, ведь системы стволовых клеток достаточно сложны и 600 млн лет слишком короткий срок, чтобы с нуля разработать такой комплекс. Поэтому существует вероятность, что гидрактиния и человек могли унаследовать систему стволовых клеток от какого-нибудь общего предка. Кстати, хотя мы не способны отрастить себе голову во взрослом возрасте, в утробе матери именно этим и занимаемся – формируем голову. Фрэнк предполагает, что человек теряет эту способность с возрастом, а гидрактиния – нет.

Эта теория совпадает с результатами исследования, которое проводилось в 2013 году и было опубликовано в британском журнале Nature, в котором говорится о двух разновидностях плоского червя, планарии. Уже более столетия это животное привлекает ученым тем, что некоторые его виды могут восстановить свое тело даже тогда, когда его порезали на мельчайшие кусочки. Остальные могут регенерировать только при условии, что сохранилась большая часть тела.

Однако ученые из немецкого Института Макса Планка решили рассмотреть гипотезу, что все планарии раньше умели полностью регенерировать ткани, но этот талант исчез у некоторых из них на начальном этапе эволюции. Они провели довольно простую операцию, доказавшую верность гипотезы. Особа, неспособная к регенерации головы из маленького кусочка хвоста, переродилась в наделенную этим талантом.

Френсис надеется, что его работа поможет разгадать не только невероятные результаты опытов с планариями, но и другие загадки. Теоретически, говорит ученый, люди могут иметь скрытые регенеративные способности, ведь на базовом клеточном уровне мы очень похожи на плоских червей или гидрактиний. Возможно, если лучше их изучить, мы сможем научиться восстанавливать поврежденные или утраченные части тела.