какие животные могут отрастить любую часть тела

Регенерация или кто и что умеет отращивать и залечивать: Росомаха отдыхает

Регенерация, как известно, обозначает процесс восстановления клеток. Причем регенерироваться в природе может практически всё, что угодно. Ее разделяют на физиологическую и репаративную, последняя как раз отвечает за отращивание элементов тела. Чемпионами по данному навыку являются плоские и кольчатые черви. Наверное, все знают, что перебитый надвое червяк не погибает, а превращается в две самостоятельные особи. Они не только отращивают свои части туловища, но и творят клонов из своих кусочков.

У насекомых этот процесс более сложный и не такой обширный. Максимум, на что они способны – заново отрастить усики или лапки. Правда, и здесь процесс может пойти не по плану, а вместо аккуратных усиков на голове может появиться конечность! Среди позвоночных наиболее поразительной является способность ящерицы оставлять свой хвост у противника. Позже он отрастет заново. Ну а человеку осталось довольствоваться малым, а именно способностью печени восстанавливаться при ее практически полном вырезании (90%). Это, конечно, не новенькая нога, но хотя бы что-то.

К сожалению, на данном этапе развития медицины мы можем только завидовать тем, кто умеет отращивать новые конечности. Давайте разберемся подробнее, кто так может.

Гидра пресноводная

Обитает коротышка длиной от 1 до 20 мм в стоячих пресноводных водоемах. У нее есть подошва, стеблевидное тельце и рот. Долгое время вообще считалось, что данный живой организм является бессмертным, но позже у него были обнаружены механизмы старения.

Главная фишка гидры заключается в том, что она обладает удивительной способностью к регенерации – если ее разрезать поперек или даже протереть через сито, то каждая новая частичка станет полноценной гидрой. Причем каждый новый организм будет точно знать, с какой стороны нужно отращивать голову, а с какой ножки.

Данио-рерио

Эта маленькая рыбка обладает уникальными способностями не только отращивать части тела, но и возвращать свойства зрительной и слуховой систем.

Рыбешки станут идеальным дополнением любого аквариум, они продаются в больших зоомагазинах. Если вдруг кто-то откусит хвост или плавник у данио-рерио, то малышка активизирует все свои внутренние ресурсы, которые начнут восстанавливать мышечную и костную ткань. А если рыбина, потерявшая зрение, будет находиться в отлично освещенном месте, то под воздействием световых лучей она начнет видеть заново.

Тритон обыкновенный

Вряд ли это животное можно назвать вполне обыкновенным, учитывая его возможности заново отращивать конечности. Правда, за процесс регенерации у него отвечает нервная система, поэтому включается он только тогда, когда в поврежденном органе остался нерв.

В противном случае чуда не случится. Ученые на протяжении долгих лет изучали тот факт, как возраст тритона влияет на регенерацию. Они 18 лет подряд удаляли хрусталик, который восстанавливался за 1 день, и даже в старости животное не утратило своих волшебных способностей.

Аксолотль

Это земноводное способно всю жизнь прожить в стадии очаровательной личинки, даже достигнув половозрелости. Аксолотль вырастает до 30 см и может без особого труда в короткие сроки отрастить поврежденную или утраченную конечность.

Некоторые любители аквариумов заводят его у себя дома, но уход за таким питомцем очень сложный и кропотливый. Если не соблюдать условия содержания, то он быстро превратиться в амбистому, утратив внешние жабры и поменяв форму тела. Но без содействия специалистов бесконтрольная метаморфоза может привести к гибели животного.

Эти животные обладают способностью заново отращивать клешни. Если клешни разного размера, то, как правило, правая больше. Если ее оторвать, вместо нее появится новая клешня, но уже меньше левой, которая в итоге возьмет на себя ведущую роль и в короткие сроки вымахает до нужного размера. А вот если оторвать обе лапы, они будут уже одинаковыми.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Аксолотль, как было установлено учеными, является личинкой мексиканской амбистомы. Амбистомы (Ambystomatidae), семейство хвостатых амфибий. Амбистома — сухопутное животное, внешне похожая на крупную саламандру, но более скромной расцветки.

У аксолотля есть фантастическая способность отращивать утраченные органы.

Мы, конечно, знаем и других животных, которые могут отращивать новые хвосты или лапы, но всем им до аксолотля очень-очень далеко: он умеет полностью восстанавливать не только конечности, но и глаза, челюсти, сердце. И наконец – это единственное позвоночное, которое может заново отрастить повреждённые фрагменты своего мозга.

Как же это происходит?

Исследователи из Института Броуда (Broad Institute of MIT and Harvard) обнаружили, что частично разрушенный паллиум (часть переднего мозга, которая у человека образует кору больших полушарий) аксолотля способен образовывать все типы нейронов, которые были в нём до повреждения. Это означает, что вновь сформированная ткань мозга амфибии может подавать все те же сигналы, что были в её «арсенале» до ранения. Однако есть и ограничения: аксоны (длинные отростки нейронов), связывающие паллиум с другими частями мозга при регенерации, у аксолотлей образуются достаточно плохо. Работа опубликована в журнале eLife.

Ранее уже было известно, что личинки саламандр — аксолотли — могут отращивать не только утраченные конечности, но и некоторые более экзотические части тела — например, участки мозга. Однако не было понятно, насколько правильно при этом происходит регенерация. Ведь для нервной ткани важно не только число и соотношение различных типов клеток, но и порядок их связей друг с другом. Чтобы его определить, американские нейробиологи использовали методы электрофизиологии, а также красители, меняющие цвет нейронов в зависимости от того, как часто они посылают сигналы определённой интенсивности.

Авторы предполагают, что способность аксолотля регенерировать различные типы нейронов связана с его личиночным состоянием. Саламандры могут жить в форме аксолотля до смерти и при этом способны к размножению (размножение на стадии личинки называется неотения). Тем не менее при выполнении определённых условий (например, при добавлении йода в воду) аксолотль в любом возрасте может превратиться во взрослую саламандру. Это означает, что все клетки его тела постоянно готовы к метаморфозу. Грубо говоря, они по свойствам достаточно близки к стволовым клеткам.

Что касается проблем с восстановлением длинных отростков, исследователи считают, что тут дело не в неспособности новых нейронов образовывать аксоны, а в отсутствии соответствующих сигналов со стороны окружающей нервной ткани. При эмбриональном развитии судьба каждой клетки определяется сигнальными веществами, которые выделяют её соседи — другие развивающиеся клетки. Нейроны мозга взрослого аксолотля таких веществ не образуют, поэтому новопришедшие клетки «не понимают», куда направлять аксоны. Однако если в ткань добавить такие вещества, новые аксоны наверняка удастся отрастить.

Механизм регенерации саламандрами утерянных конечностей не имеет ничего общего с действием стволовых клеток, выяснили ученые.

Магические способности саламандр

Когда животное теряет часть тела, клетки поверхностного слоя кожи быстро покрывают рану так называемой эпителиальной крышкой, фибробласты разрывают связи с соединительной тканью и образуют на месте раны бластему, из которой формируется новая конечность. К примеру, на новую лапу уходит всего три недели.

В конце XX века ученые предполагали, что клетки саламандр похожи на стволовые, то есть могут превращаться в любой орган.
Мартин Крагль из немецкого Института Макса Планка выяснил, что это не так. Вместе с американскими коллегами он исследовал, как мексиканская саламандра аксолотль Ambystoma mexicanum отращивает себе конечности и ткани. Крагль воспользовался открытиями сотрудников Калифорнийского университета, которые доказали, что клетки бластемы саламандр подобны клеткам в развивающихся конечностях эмбрионов млекопитающих, которые способны обновлять свои конечности, однако теряют эти навыки перед появлением на свет.

Эксперимент в ультрафиолете

Исходя из идеи, что развитие конечностей из бластемы практически повторяет в кратком виде их естественное развитие у растущих существ, немецкие и американские ученые разделили животных на две группы. Первой ввели протеин GFP, полученный из флюоресцирующей медузы. В ультрафиолете этот протеин подсвечивает клетки зеленым цветом, что позволяет ученым проследить происхождение различных клеток и их предназначение. Во вторую группу вошли как взрослые аксолотли, так и личинки. Им ученые ввели клетки с протеином, взятые у генно-модифицированных особей. Личинкам вещество вкалывали туда, откуда, как знали биологи, должны были вырасти различные ткани и органы, в частности нервная система. Взрослым особям сначала вводили клетки с протеином, а потом отрезали от тела по кусочку.

Нагляднее всего этот процесс наблюдался у личинок: вколотые в область, откуда должна была вырасти нервная система, подсвеченные зеленым клетки распространялись по растущему аксолотлю в точности по схеме нервной системы.

Другими словами, клетки саламандр ведут себя принципиально иным образом, нежели стволовые. Если последние способны получать специализацию и развиваться в практически любые органы, то в клетках саламандр заложен механизм четкой преемственности.

От саламандры к супермену

В некоторых источниках даже пишут, что Аксолотли могут буквально собирать себя по частям – присоединяя к себе освободившиеся части других сородичей – включая головы.

Грубо говоря, если взять куски аксолотлей, сложить вместе и перемешать, то вполне возможно (утверждать наверняка не берёмся), что этот винегрет вскоре срастётся в нечто единое, поднимется на лапы и отправится по своим аксолотским делам.

Благодаря своим уникальным способностям, эти животные водятся теперь не только в Мексике – их можно найти в научных лабораториях по всему миру, где учёные беспрестанно режут их на кусочки и потом опять складывают, как мозаику, надеясь разгадать этот фокус-покус.

Источник

Как аксолотль отращивает мозг?

Что такое регенерация? Регенерация — это процесс восстановления утраченной части тела путём формирования конечности, идентичной той, что была потеряна. Регенерацией обладают некоторые виды земноводных и амфибий. Например, тритоны или саламандры.

Учёными давно ведётся наблюдение за процессом регенерации. Они исследуют гены животных, способных к этому процессу для получения более подробной информации.

Чаще всего опытами подвергаются головастики лягушек, личинки саламандр и тритонов. Однако настоящим чемпионом в регенерации является оксалаты.

Это экзотическое животное настоящий рекордсмен, который может отрастить утраченные конечности, абсолютно идентичные первоначальным. Учёными было выяснено, что лучшей регенерации обладают именно личинки земноводных.

Во взрослом возрасте лягушки, например, вообще не могут регенерировать утраченные части тела. Однако аксолотль может отрастить любую часть тела на протяжении всей своей жизни.

Невероятно, но фактически аксолотль отращивает мозг также быстро, как утраченную лапу или хвост. В статье речь пойдёт об этом удивительном животном и его способности к регенерации.

Интересные факты об аксолотлях

Мало кто в научных кругах не слышала о таких удивительных животных как аксолотля. В естественной среде обитания встретить это животное можно гораздо реже, чем в лабораториях или частных аквариумах. Данный момент это животное является вымирающим видом.

И обитает всего лишь в двух в горных озерах Мексики. Благодаря тому, что оно ведёт придонный образ жизни и редко выходит на поверхность.

Увидеть его в естественной среде обитания крайне проблематично. Проживает аксолотль в прохладных горных озёрах, с чистой водой. Температура воды должна варьироваться от восемнадцати до двадцати градусов по Цельсию.

Малейшее повышение температуры может губительно сказаться на продолжительной жизни этой амфибии. Фактически аксолотль является личиночной формой мексиканской амбистомы.

Амбистома представляет собой саламандру, внешне очень похожую на одну из её разновидности. Это земноводное может дышать как жабрами, так и лёгкими.

В отличие от аксолотля амбистома достигает половой зрелости, переходит во взрослую форму и не обладает той степенью способности регенерации, которой наделён аксолотль. Внешне аксолотль и мексиканская или тигровая амбистома также не похожи друг на друга.

Взрослые амбистомы очень напоминают внешне саламандру или тритона. У этих земноводных имеется небольшая приплюснутая сбоку голова. Большую часть длины тела составляет массивный хвост и туловище. У амбистомы имеются две пары задних и передних конечностей.

Передние конечности четырёхпалые, задние — пятипалые. Амбистомы передвигаются довольно проворно как на суше, так и под водой.

Они являются хищниками. Рот у них небольшой с верхними и нижними челюстями, на которых находится мелкие зубки. С помощью зубов амбистома захватывает свою добычу. Питается она земноводными меньшими по размеру, чем сама, небольшими рыбами, насекомыми и червями.

Охотится амбистома в ночное время суток, а днём предпочитает плавать в зарослях растительности, которая находится на дне озёр.

Как и любое земноводное амбистомы дышат не только жабрами, но могут спокойно дышать лёгкими или поверхностью кожи, когда выбираются на сушу. Их личиночные формы, которые называют аксолотлями, дышат только жабрами.

Фактически, аксолотль — это личинки мексиканской амбистомы, которая достигает половой зрелости и способна к размножению, находясь в фазе личиночного развития. Такое явление характерно не только для мексиканской амбистомы, но и для некоторых других видов земноводных амфибий.

Также наблюдается недоразвитие во взрослую особь среди некоторых видов червей. Такое явление получило название неотении.

Фактически оно представляет собой торможение развития личинки во взрослую особь. Однако если внешние условия среды меняются в худшую сторону, личинки амбистомы начинают перерождаться во взрослую особь.

Загадка аксолотля

Личинки амбистом обладают процессом регенерации в полной мере. Пожалуй, ни одно другое животное не изучалось на предмет регенерации так тщательно, как аксолотли.

Многочисленные опыты, которые были проведены учёными, доказали, что аксолотли могут отращивать не только конечности, как большинство тритонов или саламандр, но и более сложно организованные участки тела.

Например, в ходе экспериментов было выявлено, что аксолотлю удается отрастить утраченные участки центральной системы. Удивительно, но эти морские драконы способны регенерировать, причём достаточно быстро, даже участки удалённого мозга.

С чем связана эта уникальная способность и как аксолотлю удается отращивать мозг и потерянные конечности?

Учёными до конца не выявлен механизм регенерации аксолотлей. Однако существует гипотеза, что этим животным удается регенерировать мозг благодаря тому, что нейроны и клетки находятся в личиночной форме развития.

Все клетки, которые составляют организм аксолотля, постоянно готовы к процессу регенерации и метаморфозу. Благодаря тому, что аксолотль обладает действующим механизмом неотении, то есть перерождения во взрослую особь, клетки его организма очень близки к стволовым клеткам человека.

Способность аксолотля к регенерации изучается учёными по сей день. В перспективе рассматривается возможность регенерации конечностей у человека.

Для этого учёные изучают способность аксолотлей отращивать конечности и более сложные части тела. В ходе экспериментов тщательно изучается геном этих «морских драконов», и процесс восстановления тканей.

С практической точки зрения процесс регенерации значительно облегчает жизнь аксолотля. Возможно, именно поэтому этот вид до сих пор не был истреблён, хотя он подвергается нападению со стороны хищных рыб.

Личинки аксолотля могут стать добычей крупных хищников, которые проживают в холодных водах мексиканских озёр.

Также такое свойство как восстановление утраченных тканей и конечностей благотворно сказывается на жизни аксолотля в аквариумных условиях. Поэтому, если вдруг ваш питомец потерял конечность, либо на него напали его сородичи, беспокоиться об аксолотле не следует.

Если вы содержите в аквариуме несколько особей этих аксолотль разного возраста, то наверное уже стали свидетелем того что «морские драконы» склонны к каннибализму. Более взрослые и сильные особи могут поедать слабых или маленьких дракончиков, наносить им укусы и повреждения.

Здесь этому земноводному и пригодится его способность к регенерации. Питомец можете отрастить утраченные конечности, при этом сделать это довольно быстро.

В будущем для предотвращения повреждений конечности у морского дракона следует подсадить больных и слабых особи в карантин, чтобы они не подвергались нападению со стороны взрослых особей.

Подводя итоги, следует отметить, что аксолотли являются настоящими чемпионами по регенерации. Эти личинки хвостатого земноводного из семейства амбистомовых обладают генами, которые участвуют в процессе регенерации нервной ткани.

Поэтому, не стоит удивляться, если удастся понаблюдать, как личинка амбистомы отращивает не только лапки или хвост, но и мозг, глаза или другие части тела. Возможно, именно в этом кроется успех долголетия этого древнего земноводного.

Учёные изучают способности аксолотля регенерировать потерянные ткани для раскрытия потенциала в лечении различных повреждений нервной системы и возможной дальнейшей имплантации.

Источник

Ученые выяснили, как саламандры отращивают утраченный мозг

Американские ученые обнаружили механизм, позволяющий саламандрам успешно отращивать утраченные конечности и органы, в том числе сердце и мозг. Исследователям удалось определить, какие белки ответственны за регенерацию новых клеток. Получится ли адаптировать это открытие под нужды человечества – разбирался наш научный обозреватель Николай Гринько.

Ученые очень давно ищут способы, которыми можно было бы продлить «паспортное время работы» человеческого тела. В самом деле, это невероятно несправедливо, что на планете есть существа, живущие в пять, а то и в десять раз дольше, чем мы! И если рассматривать наш организм как некую машину, «механизм для жизни», внутри которого существуют наши личности, то сейчас есть два основных подхода к проблеме.

Первый – это «повышение ремонтопригодности»: медицинские исследования, разработка новых методов лечения болезней, высокотехнологичное протезирование и наконец попытки запустить механизм регенерации тканей. Второй подход – борьба с «программируемым износом», то есть изучение и корректировка механизма старения, заложенного в наши клетки генетически. Интересно, что старение в общих чертах – это и есть отсутствие регенерации: с возрастом в организме накапливаются стареющие клетки, которые теряют способность делиться и восстанавливать ткани. А значит, решив первую проблему, можно решить и вторую.

Над этим активно ведут работу американские ученые из биологической лаборатории MDI. Известно, что саламандры (земноводные, обитающие в Европе, Северной Африке и на Ближнем Востоке) обладают удивительными способностями к регенерации. Один из их видов – аксолотль, или мексиканская амбистома, может восстановить практически любую часть тела. И дело не ограничивается банальным хвостом или даже лапой – аксолотль способен заново отрастить легкое, сердце и даже мозг. Понятно, что эти существа являются главными объектами исследований в регенеративной биологии.

Между прочим, человек тоже кое-что может. Новорожденные дети способны восстанавливать ткани сердца, а лет до 10–11 лет могут отращивать утерянные кончики пальцев (это действительно так, в интернете даже существуют сообщества людей, лишившихся в детстве иногда целой фаланги и публикующих фотографии восстановившихся пальцев). То есть где-то в нашем генетическом коде есть информация о регенерации, но эту суперспособность мы, в отличие от саламандр, довольно быстро теряем.

Когда-то механизм рубцевания был очень важен: организм наших древних предков спешил как можно скорее закрыть повреждение, чтобы не допустить заражения и смерти. Но сегодня такая опасность существенно ниже, люди изобрели медицину, которая способна успешно противостоять сепсису достаточно долго. А потому биологи ищут способ отключить программу образования шрамов.

Биологи из MDI обратили внимание на макрофаги – иммунные клетки, способные бороться с вирусами и бактериями, поглощать погибшие клетки и так далее. Макрофаги аксолотля способны распознавать угрозу: при инфекциях запускается один механизм, а при травмах – другой. За распознавание отвечают особые белки, так называемые толл-подобные рецепторы (TRL). Если макрофаги истощаются и теряют эти рецепторы, то регенерации не происходит – вокруг шрамов появляется рубцовая ткань.

Сейчас в лабораториях MDI проводятся эксперименты на лабораторных мышах: ученые пытаются насытить их макрофаги белками-рецепторами, чтобы в ответ на травматическое воздействие запускался механизм регенерации. Первые результаты уже внушают оптимизм, но, по словам авторов исследования, до переноса методики на человека еще очень далеко. Да и о полном восстановлении утерянных конечностей ученые пока не говорят, лишь делают очень осторожные предположения.

И все же нам хочется верить, что рецепт восстановления, затерянный миллионы лет назад на дальней полке нашего «генетического склада», будет найден и вновь использован, хотя бы на клеточном микроуровне. Возможно, это поможет нам успешно залечивать повреждения – не только внешние, но и внутренних органов, а также противостоять программе старения клеток. «Программируемый износ» когда-нибудь обязательно будет побежден. Хотя…

Источник

Морские слизни способны отрубить себе голову и вырастить новое тело

Учёные случайно обнаружили живую голову слизня, ползающую по дну аквариума.
Фото Sayaka Mitoh/Nara Women’s University.

Регенерация – нередкое явление в природе, в определённой степени присущее даже людям. Учёным уже известно, что заново отращивать хвост могут не только ящерицы, но и аллигаторы, а китовые акулы способны восстановить потерянный плавник.

Однако учёные из Женского университета Нары в Японии столкнулись с совершенно неожиданным случаем регенерации. Наблюдая за морскими слизнями отряда Мешкоязычные (Sacoglossa) в лаборатории, они заметили одинокую голову, спокойно ползающую без тела.

Исследователи предположили, что это результат автотомии – целенаправленного отбрасывания животным части тела (в данном случае, всего тела). Самым знаменитым примером этого механизма является то, как ящерица сбрасывает хвост, спасаясь от преследования.

Вопреки ожиданиям учёных, одинокая голова совсем не собиралась умирать. В течение месяца она вырастила новое тело со всеми жизненно важными органами. Такое можно было ожидать от более примитивных существ вроде гидры или плоского червя, но полная регенерация тела такого сложного организма, как слизень, стала для исследователей настоящим открытием.

Они внимательно изучили поведение других слизней, чтобы пронаблюдать необычный процесс во всех подробностях. Некоторые действительно «отбрасывали» всё тело, при этом рана на их шее затягивалась в течение первого дня, и в это же время голова начинала питаться водорослями.

Уже через неделю сердца слизней начинали регенерировать, и в течение трёх следующих недель их тела полностью восстанавливались. Удивительным образом отброшенные безголовые тела жили без еды в течение 10 дней, и всё это время их сердце продолжало биться.

Учёные предположили, что, как и ящерицы, эти слизни используют автотомию, чтобы спасаться от хищников. Однако эти брюхоногие совсем не реагировали на попытки учёных сымитировать нападение на них. Исследователи быстро отбросили эту гипотезу ещё и потому, что процесс «обезглавливания» занимает несколько часов, что совсем неэффективно в качестве защиты от нападения.

Тогда исследователи решили, что слизни таким радикальным образом борются с паразитами: все особи, отбросившие тела, были заражены ракообразными паразитами.

Следующей загадкой, требующей внимания, была способность головы жить без пищеварительной системы, а безголового тела – без пищи. Учёные объяснили это уже известной, но крайне мало изученной способностью этих моллюсков к клептопластии. Это значит, что они могут накапливать хлоропласты, полученные из водорослей, и использовать их для фотосинтеза. Однако запас хлоропластов нужно постоянно пополнять, поэтому тела без головы (которая бы питалась водорослями) не могли прожить долго, даже имея такую уникальную способность.

Также учёные обратили внимание, что старые особи зачастую не начинали есть после отбрасывания тела и погибали через 10 дней. Молодые, соответственно, питались активнее и лучше регенерировали.

Исследование автотопии двух видов слизней: Elysia marginata и E. Atroviridis опубликовано в научном журнале Current Biology.

Очевидно, что регенерация такого масштаба вряд ли когда-либо будет возможна у позвоночных. Однако изучение её генетических механизмов может дать свои плоды. Ранее Вести.Ru писали о том, что учёные разблокировали ген, восстанавливающий зрение. Также мы сообщали о том, что лучепёрые рыбы открыли учёным секрет регенерации сердца.

Источник