Odkryto tajemnicę regeneracji salamandry - wyrastają one z pamięci. Zamiast powracać do stanu embrionalnego, komórki salamandry zapamiętują utracony narząd i odtwarzają go dokładnie tak, jak był wcześniej
Naukowcy stwierdzili, że mechanizm regeneracji utraconych kończyn przez salamandry nie ma nic wspólnego z działaniem komórek macierzystych.
Magiczne zdolności salamandry
Zdolność tych ogoniastych płazów do wyrastania łap, płuc i mózgu niepokoi ludzkość od tysięcy lat - badali ją Arystoteles, Wolter i Darwin.
Gdy zwierzę traci część ciała, komórki wierzchniej warstwy skóry szybko pokrywają ranę tzw. Pokrywą nabłonkową, fibroblasty zrywają więzi z tkanką łączną i tworzą blastemę (nagromadzenie wyspecjalizowanych komórek) w miejscu rany, z której tworzy się nowa kończyna. Na przykład uzyskanie nowej łapy zajmuje tylko trzy tygodnie.
Pod koniec XX wieku naukowcy założyli, że komórki salamandry są podobne do komórek macierzystych, to znaczy mogą przekształcić się w dowolny organ.
Martin Kragl z niemieckiego Instytutu Maxa Plancka stwierdził, że tak nie jest. Wraz ze swoimi amerykańskimi kolegami badał, jak salamandra meksykańska, axolotl Ambystoma mexicanum, rozwija kończyny i tkanki. Kragl skorzystał z odkryć Uniwersytetu Kalifornijskiego, który udowodnił, że komórki blastemy salamandry są podobne do komórek w rozwijających się kończynach embrionów ssaków, które są w stanie odnowić swoje kończyny, ale te umiejętności tracą przed urodzeniem.
Eksperymentuj w ultrafiolecie
Film promocyjny:
Opierając się na założeniu, że rozwój kończyn z blastemy praktycznie w krótkiej formie powtarza ich naturalny rozwój u rosnących stworzeń, niemieccy i amerykańscy naukowcy podzielili zwierzęta na dwie grupy. Jako pierwsze wstrzyknięto białko GFP pochodzące z fluorescencyjnej meduzy. W świetle ultrafioletowym białko to wyróżnia komórki na zielono, co pozwala naukowcom prześledzić pochodzenie różnych komórek i ich przeznaczenie. Druga grupa obejmowała zarówno dorosłe axolotle, jak i larwy. Naukowcy wprowadzili je do komórek za pomocą białka pobranego od osobników zmodyfikowanych genetycznie. Substancja została wstrzyknięta do larw, w których, jak wiedzieli biolodzy, powinny rosnąć różne tkanki i narządy, w szczególności układ nerwowy. Dorosłym najpierw wstrzyknięto komórkom białko, a następnie kawałek po kawałku odcinano od ciała.
Po kilku tygodniach obserwacji oddziałów biolodzy stwierdzili, że komórki zachowują się bardzo konserwatywnie - rosną tylko w tych narządach i tkankach, z których się wywodzą. „Główny wniosek naukowców jest taki, że nowe komórki mięśniowe produkują tylko stare komórki mięśniowe, nowe komórki skóry produkują tylko stare komórki skóry, a nowe neurony tylko stare komórki nerwowe” - pisze Science Daily. Najwyraźniej proces ten zaobserwowano u larw: wstrzyknięte w obszar, z którego miał wyrosnąć układ nerwowy, komórki zaznaczone na zielono rozprzestrzeniają się wzdłuż rosnącego aksolotlu dokładnie zgodnie ze schematem układu nerwowego.
„Najprawdopodobniej komórki w pobliżu amputowanego narządu są przeprogramowane, co pozwala im rozpocząć programy tworzenia tkanki embrionalnej bez powrotu do pierwotnej komórki polipotencjalnej” - zauważyli naukowcy w artykule opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie Nature.
Innymi słowy, komórki salamandry zachowują się zasadniczo inaczej niż komórki macierzyste. Jeśli te ostatnie są w stanie uzyskać specjalizację i rozwinąć się w praktycznie dowolne narządy, to w komórkach salamandry istnieje mechanizm wyraźnej ciągłości.
Od salamandry do supermana
Zaletą komórek salamandry jest to, że nie muszą one osiągać stanu embrionalnego, aby rozpocząć proces regeneracji - świetnie sprawdzają się jako osoby dorosłe. Ujawniając tajemnicę „aktywnych komórek”, lekarze będą mogli wyhodować odciętą rękę lub nogę na przykładzie salamandry.
„Pewnego dnia będziemy w stanie zregenerować ludzką tkankę” - mówi jeden z autorów badania, Malcolm Meden. Nadzieje amerykańskich naukowców w dużej mierze wynikają z osobowości zlecających badanie: było ono sponsorowane przez Departament Obrony USA, którego przedstawiciele chcą pomóc amputowanym weteranom Iraku i Afganistanu.