Как гидры знают, где отрастить утраченные части тела

Регенерирующие гидры используют сеть жестких, вязких белковых волокон, называемых цитоскелетом, для выравнивания своих клеток. Когда от гидр отрезают или отрывают кусочки, паттерн цитоскелета сохраняется и становится частью нового животного. Паттерн генерирует небольшое, но мощное механическое усилие, которое показывает клеткам, где выстроиться в линию. Эта механическая сила может служить формой «памяти», в которой хранится информация о расположении тел животных. «Вы должны рассматривать это как часть процесса определения паттерна, а не просто результат», — говорит старший автор, биофизик Киннерет Керен из Техниона-Израильского технологического института.

Когда части гидры начинают процесс регенерации, обрывки гидры складываются в маленькие шарики, и цитоскелет должен найти баланс между сохранением своей старой формы и адаптацией к новым условиям. «Если вы возьмете полоску или квадратный фрагмент и превратите его в сферу, волокна должны сильно измениться или растянуться, — объясняет Керен. Однако некоторые части сохраняют свой узор.

По мере того, как маленький шарик ткани гидры растягивается в трубку и вырастает окаймленный щупальцами рот, новые части тела следуют шаблону, установленному цитоскелетом во фрагментах от первоначальной гидры.Основная структура цитоскелета взрослой гидры представляет собой набор выровненных волокон, охватывающих весь организм.

Исследователи обнаружили, что вмешательства в цитоскелет достаточно, чтобы нарушить образование новых гидр. Во многих отношениях цитоскелет похож на систему тугих проводов, которые помогают гидре сохранять свою форму и функционировать. В одном эксперименте исследователи разрезали первоначальную гидру на кольца, которые сложились в шары, содержащие несколько доменов выровненных волокон. Эти кольцеобразные части превратились в двухголовых гидр.

Однако прикрепление колец гидры к жесткой проволоке привело к появлению здоровых одноголовых гидр, что позволяет предположить, что механическая обратная связь способствует порядку в развивающемся животном.Гидры намного проще, чем большинство их собратьев в животном мире, но базовая структура выровненных цитоскелетных волокон характерна для многих органов, включая мышцы, сердце и кишечник человека.

Изучение регенерации гидры может привести к лучшему пониманию того, как механика интегрируется с биохимическими сигналами для формирования тканей и органов у других видов. «Актомиозиновый цитоскелет — главный генератор силы в животном мире», — говорит Керен. «Это очень универсально».


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.