Minik, ölümsüz hidra, vücudunun en küçük şeridinden tamamen yeni bir hayvanı yenileyebilen bir tatlı su hayvanıdır. Genellikle bunu mükemmel yapar: Bir ayak, bir uzun sıska gövde ve bir dokunaçlı kafa.
Ancak, tek bir genetik değişiklikle, araştırmacılar, vücutlarının her yerinde tamamen işlevsel kafaları filizleyen korkunç hidralar yaratabilirler - altı ila dokuz kafa arasında bir yer olan eski bir Yunan canavarı için adlandırılan bir hayvan için uygun.
Bu çok başlı hidralar sadece çılgın bilimin bir numarası değildir. İlk kez, araştırmacılar hidra kafa rejenerasyonunu kontrol altında tutan şeyin ne olduğunu anladılar. Bulgular, insan gelişim çalışmalarından kanser araştırmalarına kadar her şeyi bilgilendirebilir.
Bir kapama düğmesi avı
Hidralar basit hayvanlar olmasına rağmen, vücut kısımlarını yeniden büyütmek küçük bir başarı değildir. Her rejenerasyonda, hayvanın vücut planını organize etmesi gerekir, böylece sadece bir kafa üstte ve sadece bir ayak veya bazal disk, altta filizlenir. Araştırmacılar bu bulmacanın bazı parçalarına sahiptiler. Geni biliyorlardı Wnt3 başın büyümesini sağlamak için çok önemlidir. Ayrıca bazı moleküler kontroller olması gerektiğini de biliyorlardı. Wnt3. Bu engelleme olmadan, hidra her yerde başlarını büyütürdü. Ayrıca beta-katenin / TCF adı verilen belirli bir reseptör ve genetik aktivatörün aşağıdakiler tarafından aktive edildiğini de biliyorlardı: Wnt3 kafa büyüme sürecini başlatmak için.
Ama "kapalı" anahtarını kaçırıyorlardı. Cenevre Üniversitesi'nde genetik ve evrim profesörü Brigitte Galliot, bir şeyin, arka arkaya hidranın büyümesini önlemek zorunda olduğunu biliyorlardı.
Böylece Galliot ve meslektaşları avlanmaya gittiler. Hidra, planar veya solucanların yakın bir akrabasıyla başladılar, bu da yenilenir. Planarian genomda, beta-katenin / TCF sinyalleri bloke edildiğinde daha az aktif hale gelen 440 gen buldular ve bu döngüye dahil olan diğer genleri araştırmak için bir başlangıç noktası verdi. Bunlardan 124'ü hidra genomunda da vardı.
Bunlardan, hidra'nın tübüler gövdesinin üstünde en aktif ve ayağında en az aktif olan sadece beş gen buldular, yani kafa büyümesine özgü olmaları gerekiyordu. Bu beş kişiden rejenerasyon sırasında giderek aktif hale gelen genleri aradılar. Üç tane kaldı: Wnt3, Wnt5 ve bir gen Sp5.
Dikkatli bir denge
Ekip zaten biliyordu Wnt3 ve Wnt5 kafa büyüyen süreci yuvarladı. Böylece odaklandılar Sp5. Kısa süre sonra beta-katenin / TCF'nin Sp5 - fakat Sp5 ayrıca beta-katenin / TCF sinyallerini bastırarak sıkıştırır Wnt3.
Bu biraz garip gelebilir, ancak araştırmacıların aradığı şey buydu: frenleri başka türlü kaçak bir geri besleme döngüsüne koyabilecek bir bileşik. İşlerini kontrol etmek için, Sp5 gen.
"Bu hayvanların 100'ünde ektopik kafalar alıyorsun," dedi Galliot Live Science'a. "Bu gerçekten inanılmaz."
Galliot ve meslektaşları bugün (19 Ocak) Nature Communications dergisinde bildirdi, bir hidra yeni bir kafaya ihtiyaç duyduğunda, Wnt3, beta-katenin / TCF'ye yapışır. Wnt3 ve Sp5. olmadan Sp5, Wnt3 döngüsü devam ettirir ve yenilenen hidranın her yerinde tonlarca kafa açılır. Galliot, bu kafaların tamamen işlevsel olduğunu söyledi. Sinir sistemi, tentacles ve çalışan bir ağzı var.
Ne zaman Sp5 resimde, doğada olduğu gibi, Wnt3bu aktivatörün beta-katenin / TCF'yi bulmasını ve bağlanmasını önler. Yokluğunda Wnt3, beta-catenin / TCF "kafa yap!" ve sadece bir kafa büyür.
Galliot, sürecin tamamen aktivasyon ve baskı arasındaki denge ile ilgili olduğunu söyledi. Ve işlerin ilginç olduğu yer burası. Şekline dönüştü Wnt3 sadece solucanlarda ve hidralarda ve diğer basit, yenilenen hayvanlarda değil. Aynı zamanda insanlar da dahil olmak üzere memelilerde. Gen embriyonik gelişimi etkiliyor gibi görünmektedir, bu da işlevinin anlaşılmasının bilim insanlarının erken insan gelişimini neyin kontrol ettiğini anlamalarına yardımcı olabileceği anlamına gelir. Wnt3 Galliot, aynı zamanda bazı kanser türlerinin de önemli bir itici gücü olduğunu söyledi. Bu olabilir Sp5 manipülasyon bu tür kanserlerin çoğalmasını durdurabileceğini söyledi.
Galliot, bu tür tıbbi araştırmaların gelecekte çok uzak olduğunu, ancak hidranın dokunaçlarla çivili kafalarının yolunu gösterdiğini söyledi.
“Bunun gibi basit organizmalardan öğrendiklerimiz bize memelilerde daha iyi anlamak için ne tür bir test yapabileceğimizi söylüyor” dedi. "Bize bir yön veriyor."
