Vědci identifikovali geny, které určují, zda v místě prasknutí ploštěnce vyroste hlava nebo ocas. Blokováním těchto genů vědci vypěstovali planáry, kterým rostou hlavy místo uříznutých ocasů. A pak se naučili bez zranění proměnit ocasy v hlavy.
Ploštěnka planární má jedinečnou schopnost regenerace, která je mnohem lepší než u jiných mnohobuněčných organismů. „Nejúspěšnější“ experiment mu umožnil vypěstovat červa z každého z 300 kousků, do kterých bylo jeho tělo nařezáno.
Pro vědce je ale největším zájmem nejen schopnost neoblastových buněk obnovit celý organismus, ale cílená diferenciace buněčné hmoty, tvořící, zjednodušeně řečeno, hlavu nebo ocas. Ale totéž se děje v embryonálním vývoji jakéhokoli jiného organismu, kdy se z geneticky a morfologicky identických buněk nejprve vyvinou základy různých tkání, poté se vyvinou orgány a systémy.
Vědci z Whitehead Institute for Biomedical Research na Massachusetts Institute of Technology (MIT) pod vedením Petera Reddiena podařilo vysvětlit tento mechanismus se zatím vyskytuje pouze u planárního Schmidtea mediterranea.
Ukázalo se, že za polarizaci buněk je zodpovědný gen Smed-beta-catenin-1.
proces, během kterého buňky vytrvale realizují svůj potenciál pro vývoj až do konečného morfofunkčního stavu.
Taková specializace je spojena se získáváním nových vlastností – nejčastěji se jedná o schopnost syntetizovat různé látky, ale je také nevyhnutelně spojena se ztrátou schopnosti dělit se nebo diferencovat na jiné typy buněk.
Buněčná diferenciace se vyskytuje ve vyvíjejících se i zralých tkáních a je charakterizována expresí části genomu. Základem diferenciace je syntéza cyto- a tkáňově specifických proteinů. Je spouštěn in vitro („in vitro“) induktorem diferenciace – látkou, která může stimulovat diferenciaci kmenových a progenitorových buněk v určitém směru.
Některé buňky mají schopnost dediferenciace – ztráta specifických vlastností buňkami s návratem jejich morfofunkční organizace do primitivnějšího stavu.
“Buněčná transplantologie a tkáňové inženýrství”
Evoluce podle Reddiena vytvořila unikátní mechanismy, které těmto organismům propůjčily nepředstavitelné schopnosti regenerace. Úžasná je také přesnost přírodních mechanismů. Například při regeneraci složitějších mnohobuněčných organismů často v místě poranění zůstává jakási jizva a nezřídka vzniká nezhoubný nádor. Nic takového se u planárů nepozoruje.
Vědci se rozhodli tento proces studovat na genetické úrovni pomocí metody RNA interference, která umožňuje pomocí zavedených krátkých řetězců RNA selektivně blokovat aktivitu určitých genů.
Vědci neupřesňují, kolik genů museli protřídit, ale přesto dosáhli svého.
Inhibicí genu Smed-beta-catenin-1 získali zvíře, kterému v místě poranění vždy narostla hlava místo ocasu.
Pro planaria to není tak tragické, protože jeho tělo je stavěno naprosto jednoduše – dva řetězce neuronů spojené k sobě jako kolejnice a pražce; celý její nervový systém, její trávicí systém, je jednoduchá, dokonce neprůchozí trubice. Zbytek těla je vyplněn volným parenchymem, ve kterém je umístěn reprodukční systém. Planarian nemá složitou oběhovou ani jinou dopravní síť.
Zajímavější je, že geny podobné Smed-beta-catenin-1 se nacházejí u všech obratlovců, od zlatých rybek po člověka, a jejich role v diferenciaci a specializaci tkání byla prokázána již u obojživelníků a plazů.
Beta-kateniny, kódované tímto genem, patří mezi transkripční faktory, které mohou spustit práci jiných vývojových genů, ale pouze tehdy, když na buňku působí proteiny rodiny Wnt.
Když vědci studovali lokalizaci Wnt v planárním těle, když byl poškozen, našli tyto proteiny téměř všude. Ale Smed-beta-catenin-1 byl aktivní pouze v ocasu a inhibován v oblasti hlavy sníženou expresí Wnt.
Výsledkem bylo, že vědci ukázali nejen roli kateninů, ale také jejich vztah s Wnt, který určuje, který orgán nebo tkáň se vyvine v místě poškození.
Dlouhodobou inhibicí beta-kateninu vědci dosáhli postupného nahrazování ocasů hlavami.
Plochí brvití planární červi žijí v řekách, potocích, jezerech a rybnících. Vedou dravý způsob života, živí se malými korýši, larvami hmyzu, vejci a larvami ryb.
Přestože mají kopinatý tvar společný mnoha ploštěnkám, jejich stavba má také některé rysy: jsou to především řasinky, které pokrývají celé tělo červa. Čím menší planarian, tím větší roli hrají řasinky v pohybu. U velkých planárů se pohyb provádí především díky vlnovitému stahování břišních svalů.
Většina planárů má dvě ocelli na hřbetní straně přední části těla. V závislosti na druhu se délka jejich těla pohybuje od 1 do 25 milimetrů. Navzdory tomu, že planariáni mají složitější organizaci než hydry, jejich schopnost regenerace (regenerace) je mnohem vyšší.
Aby hydra obnovila celý organismus, stačí 1/200 jeho části a pro planaria je to ještě méně – pouze 1/279 části těla. Planaria navíc snadno spáchá „sebevraždu“: pokud něco ohrožuje jeho život, tělo se rozpadne na kusy. Tento jev se nazývá autotomie.
U planárů v takové chvíli hraje důležitou roli hltan – jakýsi organismus v těle, který je vybaven nejen vlastními svaly, ale i vlastní inervací. Vzhledem k tomu, že je hltan v klidu ve zvláštní dutině na ventrální straně těla, je hltan vytažen daleko dozadu, ale jakmile planaria zachytí potravu, okamžitě se vystěhuje. Během autotomie se aktivuje hltan, ničí tkáně, které ho obklopují, silnými pohyby, odlomí se, vyjde do prostředí a pokračuje v samostatném pohybu. Následně se hltan i kusy, na které se planaria rozpadla, po obnovení všech chybějících částí promění v celé planárie.
Autotomie je ochranná reakce, když se podmínky prostředí zhorší. A aby se ochránili před živými nepřáteli, mají planáři další prostředky: nepříjemně chutnající hlen, který pokrývá celé tělo, a speciální kožní útvary – rhabdity. V kožním epitelu může být rhabditida vyhozena a smíchána s hlenem.
Většina planárních druhů se rozmnožuje pohlavně a má složitý reprodukční systém, včetně ženských a mužských gonád. Vajíčka snesená v chráněných oblastech jsou uzavřena v husté skořápce. Vylíhnou se z nich bělaví červi, kteří okamžitě začnou lovit malá zvířata: nálevníky, vířníky atd.
Prokázali tak, že beta-catenin je schopen ovlivňovat buněčnou náhradu i ne během regenerace a taková buněčná přestavba umožní vyvinout omlazovací mechanismy pro všechny mnohobuněčné organismy, protože naše tělo má dostatek zásob kmenových buněk podobných planárním neoblastům.
Další podrobnosti od funguje budou k dispozici specialisté seznámit se v budoucích číslech vědy.
Přihlaste se k odběru Gazeta.Ru ve zprávách, zenu a telegramu.
Chcete-li nahlásit chybu, zvýrazněte text a stiskněte Ctrl + Enter
