Sitna, besmrtna hidra je slatkovodna životinja koja može obnoviti potpuno novu životinju iz samo najsitnijeg klizača svog tijela. Obično to uspije savršeno: Jedno stopalo, jedno dugačko mršavo tijelo i jedna glava u obliku glave.
Ali jednim genetskim podebljanjem, istraživači mogu stvoriti monstruozne hidre koji puštaju potpuno funkcionalne glave po cijelom tijelu - primjereno za životinju koja je imenovana po drevnom grčkom čudovištu koje je imalo negdje između šest i devet glava.
Ove mnogoglave hidre nisu samo trik iz lude znanosti. Po prvi put su istraživači shvatili što kontrolira regeneraciju glave hidre. Nalazi bi mogli sadržavati sve, od ljudskih razvojnih studija do istraživanja raka.
Lov za isključenim prekidačem
Iako su hidre jednostavne životinje, ponovno dobivanje dijelova tijela nije malo postignuće. Svakom regeneracijom životinja mora organizirati svoj tjelesni plan tako da samo jedna glava završi na vrhu, a samo jedna noga, ili bazalni disk, proviruje na dnu. Istraživači su imali neke dijelove ove slagalice. Znali su gen Wnt3 presudno je za poticanje rasta glave. Oni su također znali da mora postojati neka molekularna provjera Wnt3, Bez te inhibicije, hidra bi samo rastući po cijeloj glavi. Oni su također znali da određeni receptor i genetski aktivator, zvani beta-katenin / TCF, aktivira Wnt3 za pokretanje procesa rasta glave.
Ali nedostajali su im sklopka za isključivanje. Znali su, nešto što bi moglo spriječiti da hidra raste glava za glavom, rekla je Brigitte Galliot, profesorica genetike i evolucije na Sveučilištu u Ženevi.
Tako su Galliot i njezine kolege otišli u lov. Započeli su s bliskim rođakom hidrata, planarijanaca ili ravnih glista koji se također regeneriraju. U planarijskom genomu pronašli su 440 gena koji postaju manje aktivni kada su beta-katenin / TCF signali blokirani, što im daje početnu točku za traženje drugih gena uključenih u ovaj ciklus. Od toga je 124 postojalo i u genomu hidre.
Od njih su pronašli samo pet gena koji su najaktivniji na vrhu cijevi tijela hidre i najmanje aktivni u njenom podnožju, što znači da moraju biti specifični za rast glave. Među tim petoricama tražili su gene koji su tijekom regeneracije postali sve aktivniji. Ostalo je tri: Wnt3, Wnt5 i gen zvan SP5.
Pažljiva ravnoteža
Tim je to već znao Wnt3 i Wnt5 probio se proces uzgoja glave. Tako su se usredotočili na SP5, Ubrzo su otkrili da beta katenin / TCF potiče aktivnost SP5 - ali SP5 također smanjuje beta-katenin / TCF signale potiskivanjem Wnt3.
To možda zvuči malo čudno, ali upravo su istraživači tražili: spoj koji bi mogao kočiti na inače zaostalu petlju za povratne informacije. Kako bi provjerili njihov rad, uzgajali su hidrauziju kako bi je izrazili SP5 gen.
"U 100 ovih životinja dobijete ektopične glave", rekao je Galliot za Live Science. "Što je zaista nevjerojatno."
Ono što se događa, Galliot i njezini kolege izvijestili su danas (19. siječnja) u časopisu Nature Communications da je ona kada hidri treba nova glava Wnt3, koji se prilijepi za beta-katenin / TCF, koji aktivira čitav niz gena, uključujući i više Wnt3 i SP5, Bez SP5, the Wnt3 održava ciklus, a tone glava se podižu po obnavljajućoj hidri. Te su glave, rekao je Galliot, potpuno funkcionalne. Imaju živčani sustav i pipke i radna usta.
Kada SP5 je na slici, kao što je i u prirodi, na koju se veže Wnt3, zadržavajući taj aktivator u pronalaženju i vezivanju za beta-katenin / TCF. U odsustvu Wnt3, beta katenin / TCF prestaje slati "napravi glavu!" poruke, a raste samo jedna glava.
Proces, rekao je Galliot, odnosi se na ravnotežu između aktiviranja i represije. I tu stvari postaju zanimljive. Ispostavilo se da Wnt3 nije samo u ravnim crvima i hidrama i drugim jednostavnim, regenerirajućim životinjama. Također je kod sisavaca, uključujući i ljude. Čini se da gen utječe na embrionalni razvoj, što znači da bi razumijevanje njegove funkcije moglo pomoći znanstvenicima da shvate što kontrolira rani ljudski razvoj. Wnt3 također je presudan pokretač nekih vrsta raka, rekao je Galliot. To bi moglo biti to SP5 manipulacija može zaustaviti širenje takvih vrsta raka, rekla je.
Takva su medicinska istraživanja još uvijek daleka u budućnosti, ali glave hidre u obliku tartuka upućene su na put, rekao je Galliot.
"Ono što učimo od jednostavnih organizama poput ovog govori nam kakav test možemo učiniti na sisavcima kako bismo ih bolje razumjeli", rekla je. "To nam daje smjernicu."
