Ученые Национального совета научных и технических исследований (CONICET) разгадали, как «зебровая рыбка» восстанавливает поврежденный орган за семь дней. Исследование, опубликованное в журнале Journal of Theoretical Biology, может открыть новые границы регенерации тканей у человека.
По словам физика Натальи Лавалье, участвовавшей в работе в Институте жидкостей и биологических систем (IFLYSIB, CONICET-UNLP), знание того, как некоторые организмы могут ремонтировать и восстанавливать поврежденные органы, — это первый фундаментальный шаг к пониманию, обладали ли когда-то этой способностью люди, но утратили ее в процессе эволюции.
«Зебровая рыбка, тропический вид, родом из Азии, обладает поразительной способностью регенерировать части тела, такие как сердце, мозг или плавники. В данном случае исследование было сосредоточено на возможности регенерации нейромастов — сенсорных органов, которые служат для обнаружения движений и вибраций», — объясняет Лавалье. По своей функции они, по сути, похожи на наш внутренний ухо, что очень интересно, поскольку люди не могут восстановить слух при повреждении этой области.
«Наша исследования помогают понять, как активируется регенеративный ответ, и, что наиболее важно, когда и почему он останавливается», — отмечает она. Люди в определенной степени могут регенерировать кожу или печень, то есть мы сохраняем некоторые регенеративные свойства, но в основном организм выбирает другой биологический процесс — рубцевание.
Исследование состояло из двух частей: экспериментальной, где на личинок зебровой рыбки воздействовали лазером, и теоретической, включающей разработку компьютерных моделей, способных воспроизвести и объяснить наблюдения в лаборатории. Первые тесты показали, что животное способно восстановить поврежденный орган на 90% как по функциональности, так и по размеру в течение недели.
После того как ученые получили информацию из лаборатории, они воссоздали весь процесс, чтобы подробно его изучить и ответить на вопросы: какие сигналы участвуют, когда клетки начинают делиться, как они знают, какую форму и точный размер придать органу, где им расположиться и до какого момента продолжать делиться.
В результате многочисленных симуляций исследовательская команда пришла к выводу, что наиболее вероятный механизм, с помощью которого зебровая рыбка регенерирует свой нейромаст, основан на «соседском подсчете». Он заключается в обнаружении близлежащих клеток того же типа.
«По сути, мы увидели, что повреждение ткани запускает пролиферативный ответ, который прекращается только тогда, когда делящиеся клетки понимают, что окружены определенным количеством таких же соседей. Конкретно, когда они касаются других трех», — отмечает Шара.
«Мы назвали это локальным сигналом остановки, и это соответствует основам биологии: клетки функционируют и ориентируются в тесной связи с окружающей средой и естественным образом стремятся вернуться к тем условиям», — добавляет он.
Многие молекулярные механизмы, работающие у этого животного, были обнаружены и у других видов, включая человека. Когда они замечают, что что-то изменилось, они начинают делиться, чтобы вернуть себе комфорт, который им давала мембрана с таким же количеством клеток, как и до повреждения», — детализирует Лавалье.
