Генетики выяснили, почему ящерицы не умеют идеально отращивать хвост
Ящерицы потеряли способность к полной регенерации своего хвоста из-за поломок в генах, управляющих работой стволовых клеток в их спинном мозге. Об этом пишут генетики в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Ящерицу, отрастившую себе новый хвост, можно легко узнать. В нем абсолютно все неправильно - размеры, облик чешуек, цвет и внутреннее устройство. Починка того, что "сломалось" в их регенеративных способностях, поможет нам понять, как включить эту программу в ДНК других видов животных", - заявил Томас Лоцито (Thomas Lozito) из Питтсбургского университета (США).
Саламандры и другие амфибии обладают уникальной способностью к полной регенерации конечностей, со всеми нервными окончаниями и элементами скелета. Другие животные, в том числе многие ящерицы, умеют заново отращивать хвост, но в этом новом хвосте костную ткань заменяет хрящ, а спинной мозг не восстанавливается.
Ученые уже много десятилетий изучают и саламандр, и ящериц в надежде найти гены, отвечающие за регенерацию конечностей и других частей тела. Их изучение поможет нам понять, как заставить поврежденные руки и ноги отрасти заново и научиться полностью управлять поведением стволовых клеток.
Лоцито и его коллеги сделали первый шаг к открытию причин того, почему ящерицы уступают саламандрам в "качестве" регенерации, изучая различия в поведении их стволовых клеток, готовящихся стать "заготовками" будущих нейронов.
Для этого ученые вырастили несколько аксолотлей (Ambystoma mexicanum), а также ящериц-анолисов (Anolis carolinensis) и гекконов (Lepidodactylus lugubris), вырезали из их хвостов и спинного мозга небольшие кусочки нервной ткани и извлекли из них стволовые клетки.
Проследив за их ростом в пробирке, ученые ввели их в поврежденные хвосты нескольких амфибий и ящериц, предварительно поменяв их местами - клетки саламандр попали в организм ящериц и наоборот. После этого они проследили за тем, как поменялось поведение этих "заготовок" и активность разных генов в подобных клетках.
Подобная процедура радикально изменила процесс регенерации. В восстановленном хвосте ящериц появились "нормальные" кости и нервные клетки, тогда как плавник саламандр превратился в искривленную структуру, похожую на "новый" хвост обычных ящериц.
Все это стало большой неожиданностью для Лоцито и его команды. Они не думали, что простая пересадка одного типа "заготовок" клеток вернет ящерицам способность к полной регенерации, и лишит саламандр подобного навыка.
Причиной этого, как показали дальнейшие опыты, было то, что стволовые клетки рептилий потеряли способность превращаться в особый тип "заготовок" нейронов, одновременно играющих роль части будущей нервной системы хвоста, и дирижирующих всем процессом регенерации.
Их изучение, как надеются ученые, поможет им выделить набор генов, отвечающих за формирование этих клеток, и открыть их аналоги в ДНК человека и других млекопитающих. Если они действительно существуют в нашем геноме, то тогда есть достаточно большой шанс на то, что человечество "научится" регенерации в будущем.
