Три различные исследовательские группы рассматривали вопрос, почему некоторые виды плоских червей могут регенерировать целую голову или хвост, будучи разрезанными на части, тогда как другие виды червей лишь частично восстанавливают тело. Активировав единственный ген в целом ряде импульсов, используемых для регенерации, исследователи вернули червям способность отращивать новую голову.

«У плоских червей можно отрезать единственный кусочек от любой части тела, и каким-то волшебным образом он сам собой превращается в червя, - рассказывает немецкий биолог Джохен Ринк, возглавивший одну из групп ученых. – Вопрос в том, почему одни животные способны регенерировать тело, тогда как другие – нет».

Голова червя

Чтобы найти ответ на этот вопрос, три группы ученых рассмотрели несколько родственных видов плоских червей – планарий. Некоторые из них, как Schmidtea mediterranea, обладают превосходными способностями к восстановлению. Можно разрезать этих червей в каком угодно месте тела, и головная часть отрастит новый хвост, а хвостовая – новую голову.

И напротив, такие виды, как Dendrocoelum lacteum, демонстрируют более скромные способности к регенерации. Если разрезать этих червей в той четверти тела, что ближе всего к голове, вырастут два новых организма, но если выйти за пределы этой четверти, хвостовая часть не обретет новую голову.

Полный процесс выращивания головы с новым мозгом и глазами, мягко говоря, сложный. Предыдущие исследования продемонстрировали, что отделение части тела посылает цепь импульсов в стволовые клетки – биологический пластилин, способный стать тканью любого типа. В совокупности эти импульсы действуют как биологический выключатель – активация импульсов ведет к созданию нового хвоста, тогда как их блокирование заставляет развиваться новую голову.

На этот раз, используя новейшие технологии генетического секвенирования, исследователи определили, какие гены были активны и включали импульсы в плоском черве, способном создать новую голову, в отличие от тех его собратьев, которые не могут выполнять такой трюк. Ни один ген, связанный с регенерацией головы, не активировался в хвостовой части тех червей, что восстанавливаются лишь частично. «Судя по всему, хвостовая часть не инициирует регенерацию головы», - отметил Ринк.

Далее исследователи искусственно блокировали молекулярные импульсы, вызывающие регенерацию хвоста. В результате черви, которые ранее не могли восстанавливать голову, обрели такую способность.

Тот факт, что вмешательство в деятельность единственного гена смогло преодолеть запрет на регенерацию головы, оказался большой неожиданностью, отметил американский биолог Филип Ньюмарк, руководитель второго исследования.

Ринк поддерживает коллегу: «Может показаться, что для искусственного стимулирования этого процесса необходимо одновременно потянуть за сотню ниток, но на самом деле достаточно лишь нескольких стимуляторов».

Плоских червей можно даже заставить выращивать вторую голову вместо хвоста, и каждая из них будет контролировать половину тела. Или наоборот, вы можете создать червя без головы, но с двумя хвостами, что заставляет задуматься, зачем им вообще нужен мозг.

Регенеративные способности

Ученые могут лишь раздумывать, почему некоторые виды плоских червей способны регенерировать голову природным путем, тогда как другие не могут. В таких способностях к восстановлению существует баланс преимуществ и недостатков. По мнению Ринка, некоторые плоские черви используют регенерацию как способ бесполого размножения. Другие виды могут сосредоточиться на откладывании яиц для полового размножения за счет регенеративных способностей. Независимые специалисты уверены, что открытия важны для понимания механизмов самого процесса регенерации. Кроме того, они прольют свет на способности к восстановлению других организмов. Так, некоторые животные, такие как определенные виды саламандр и рыб, также способны отращивать новые конечности. Но пока еще неизвестно, используют ли они тот же генетический сценарий или развили другие механизмы.

Есть соблазн задать вопрос, смогут ли люди извлечь выгоду из этих открытий. «Найдя способы применять полученные данные к регенерации у млекопитающих, мы в конечном итоге дадим толчок развитию регенеративной медицины для людей», - уверен Маюми Ито, профессор дерматологии Нью-Йоркской школы медицины.