Ако отрежете крака от саламандър, той расте обратно. Хората обаче не могат да управляват трика. Причините далеч не са прости и в някаква степен все още са малко загадка.
"Всъщност регенерираме наистина добре; епидермисът ни, например", заяви Дейвид Гардинер, професор по биология и развитие на клетките в Калифорнийския университет, Ървайн, пред Live Science, като се позовава на горния слой на кожата. "Нашите лигавици на червата, можем да регенерираме парченца и парчета. Но ние не регенерираме тези по-сложни структури."
Гардинер изучава регенерацията на саламандрата от десетилетия, търсейки основния механизъм на свръхсилата. Човешката регенерация, каза той, вероятно ще е в бъдеще, но не е твърде далеч - възможно е някой от настоящите му студенти или докторанти да го счупи, а регенерацията на крайниците ще бъде част от медицинския инструментариум.
Това е така, защото на теория трябва да е възможна повторна регенерация на човешки крайник. Например, ако кожата не е дълбока, няма да има белези поради лечебния процес, който регенерира кожните клетки. Възможно е също така хората да регенерират самите върхове на пръстите, ако клетките под ноктите са все още непокътнати. Костите ще плетат заедно, ако отново се присъедините към парчетата, да речем, с винт или отливка. Човешката черен дроб също може да нарасне, за да запълни пространството и да възстанови част от структурата, която е била повредена.
Отглеждане на цял крайник
Но регенерацията на крайниците (от рода на саламандрите) е нещо повече от просто заместване на тъкан. За да се регенерира крайник, се нуждаете от кости, мускули, кръвоносни съдове и нерви. Съществуват стволови клетки за възрастни, вид недиференцирана клетка, която може да стане специализирана, която регенерира мускулатурата, но изглежда не се активира. "Можете да регенерирате кръвоносните съдове и дори нервите", каза Гардинер. "Но цялата ръка не може."
Stéphane Roy, директор на лабораторията за регенерация на тъкани при гръбначни животни в Университета в Монреал, отбелязва, че кожата, черният дроб и костите не се регенерират в същия смисъл, както правят саламандрите.
„Хората могат да заменят само повърхностния слой на кожата (което всъщност е непрекъснат процес, наречен хомеостаза)“, казва той в имейл. "По-голямата част от праха в една къща са мъртви кожни клетки, които загубихме."
"Черният дроб също е доста по-различен от регенерацията на крайниците при саламандрите", каза Рой. "Регенерацията на черния дроб е наистина компенсаторна хиперплазия, което означава, че това, което е останало, ще нарасне в размер, за да компенсира загубеното." Така че чернодробната тъкан, която е там, ще расте по-голяма, но ако целият черен дроб се загуби, той не би могъл да се регенерира.
"Това, което е изгубено, няма да се възстанови и следователно не можете да ампутирате отново черния дроб, за разлика от крайниците в саламандра, които могат да бъдат ампутирани многократно и всеки път, когато нов крайник ще се регенерира."
Хората имат способността да се регенерират
Гардинер обаче каза, че хората изграждат цели системи на органи в утробата; само от някаква генетична информация човешкият ембрион се развива в пълноценен човек за девет месеца. Така че има ограничена способност да прерождаш нещата и това има еволюционен смисъл - хората трябва да могат да лекуват, каза той.
На всичкото отгоре, генетичната машина на човека и саламандъра не е толкова различна, въпреки че последният ни общ прародител се размина през периода на Девон, преди около 360 милиона години. "Няма специални гени за регенерация", каза Гардинер. "Има тези стъпки, през които преминават и поне една от тези стъпки не работи при хората."
За да отровите крайник, клетките трябва да знаят къде се намират - са те в самия край на крайника от пръстите, или са в лакътната става? - и те трябва да изградят правилните структури в правилния ред. Саламандрите имат определени гени, които са "изключени" при хората, каза Гардинер. Може би тези гени дават възможност за регенерация или поне спомагат за контрола на процеса. Нещо в еволюционното минало на човека, избрано срещу изразяване на тези гени, както правят саламандрите. Никой не знае какво е това, каза той.
През 2013 г. австралийски учен Джеймс Годуин от университета в Монаш може би е решил част от тази загадка. Той открил, че клетките, наречени макрофаги, изглежда предотвратяват натрупването на белези в саламандрите. Макрофагите съществуват и при други животни, включително хората и са част от имунната система. Тяхната функция е да спрат инфекциите и да причинят възпаление, което е сигналът за останалата част от тялото, че е необходим ремонт. Саламандрите, лишени от макрофаги, не успяха да регенерират крайниците си и вместо това образуваха белези.
Гардинер каза, че работата на Годуин е стъпка към разбирането на регенерацията на крайниците. Обикновено саламандрите изобщо не развиват белег. Когато човек разкъса мускул или получи достатъчно дълбок разрез, уврежда съединителната тъкан, образува се белег. Тази тъкан от белези не предлага същата функционалност като оригиналните неща.
"Ако успея да накарам саламандра, която наистина ще е нещо", каза Гардинер, защото това ще хвърли светлина върху механизма, който кара хората да не могат да регенерират крайник или орган. Така че макрофагите може да са част от историята, но не всички.
Неотония и регенерация на крайниците
Способността да останете млади може да добави още една представа за тайната на регенерацията на крайниците. Мексикански саламандри, наречени аксолотли, или Ambystoma mexicanum, са неотенични, което означава, че запазват непълнолетни черти в зряла възраст. Ето защо аксолотите запазват хрилете, докато узряват, докато други видове саламандър не.
Хората също притежават неотения, поради което възрастните приличат повече на нашите бебета, отколкото е при другите примати, и защо ни отнема повече време, отколкото, да речем, шимпанзетата. Може би има някаква връзка с неотения и регенерация. Гардинер отбелязва, че по-младите хора изглеждат по-способни да лекуват от по-възрастните.
В допълнение, изследователи от Медицинското училище в Харвард откриха, че ген, наречен Lin28a, който е активен при незрели животни (и хора), но се изключва със зрелостта, има ръка за да даде възможност на мишките да регенерират тъкан - или поне да възстановят връхчетата на пръстите и ушите им. След като животните бяха на повече от 5 седмици, те не бяха в състояние да регенерират тези части, дори когато беше стимулирана функцията на Lin28a. Lin28a е част от контролната система на животните за метаболизма - когато се стимулира, тя може да накара животно да генерира повече енергия, сякаш е по-младо.
Но точният характер на връзката все още не е разбран. Докато всички саламандри могат да регенерират крайниците, само аксолотите са неотенични, отбеляза Рой.
Саламандрите, особено аксолотлите, могат да набират стволови клетки, за да започнат да разрастват крайниците, а видовете клетки, които реагират на място на раната, също се появяват свързани с това дали крайниците могат да растат отново. Гардинер успя да накара саламандри за отглеждане на допълнителни крайници, като стимулира растежа на нервните клетки в място на раната.
"Това може да е свързано със силен имунен отговор или специфичното освобождаване на някои растежни фактори или комбинация от двете. Това може да бъде отчасти въпрос на биофизика: крайниците на саламандър са много по-малки от хората; жабите обаче не могат да регенерират своите крайници, така че може би не става въпрос само за размер - каза Рой.
Тази загадка си остава една - поне засега.
Оригинална статия за Live Science.
