Животные умеют регенерировать издавна

Офиуры, аксолотли и морские рачки восстанавливают утраченное схожим образом.

Когда мы слышим про регенерацию, то в первую очередь вспоминаются ящерицы с их хвостами, потом аксолотли, способные восстановить ногу, глаз и даже сердце. Настоящие суперспособности к регенерации, впрочем, есть не у них, а у плоских червей планарий: если у планарии отрезать голову, то голова отрастит новое туловище, а туловище – новую голову. С другой стороны, у человека ткани ведь тоже регенерируют, по крайней мере, отчасти: мелкие царапины и порезы зарастают новой кожей без шрамов. (Шрамы и рубцы – это результат работы соединительной ткани, которая своей массой затыкает повреждение; замещение соединительной тканью той ткани, которая была на месте раны раньше, всё-таки нельзя назвать настоящей регенерацией.) А ведь у нас есть ещё печень, которая может восстановить более половины своей массы. Но конечности мы восстанавливать не можем, что правда, то правда.

Разные способности к регенерации в мире животных давно привлекают внимание исследователей. Очевидно, что тут очень многое зависит от работы генов и поведения стволовых, и не только стволовых, клеток, которые должны восполнить утраченное. У одного вида «гены регенерации» работают так, у другого – иначе; более того, сами гены могут отличаться. Но на самом деле отличия в этих генах у разных животных не так уж велики. Сотрудники Университетского колледжа Лондона пишут в Nature Ecology & Evolution о прочитанном геноме офиур вида Amphiura filiformis. Офиурами, или змеехвостками, называют иглокожих существ, родственников морских звёзд (на которых они более всего похожи), морских ежей и голотурий. Иглокожие – во всяком случае, многие из них – способны восстанавливать части тела, но у офиур это получается исключительно быстро: довольно длинные, по собственным меркам, лучи они отращивают с нуля до полного размера не более чем за месяц.

Офиуры как отдельная группа откололись от других иглокожих около 500 млн лет назад. Если судить по A. filiformis, то их геном за это время претерпел массу изменений, если сравнивать с геномами голотурий, морских звёзд и морских ежей – в частности, у офиур увеличилось число генов, вовлечённых в регенерацию. Однако когда исследователи решили проверить, как работают офиурины «гены регенерации», то оказалось, что офиуры в этом смысле весьма похожи на аксолотлей и на морских рачков Parhyale hawaiensis, которые тоже известны регенеративными способностями.

Когда наступает черёд клеткам интенсивно делиться, чтобы на месте утраченной конечности выросла новая, в дело вступают очень старые гены, которые похожи у всех трёх регенераторов – то есть у офиуры, у аксолотля и у морского рачка. Разумеется, у каждого из них в этом процессе есть свои молекулярно-генетические особенности, но в целом генетическая программа регенерации у них схожа, и сходство становится особенно сильным на поздних этапах, когда восполняющий рост ткани заканчивается. Однако перед тем, как начать восстанавливать конечность, повреждённое место нужно залечить. И вот как раз на подготовительной стадии, когда рану нужно очистить от возможной инфекции и защитить от внешней среды – как раз тогда у офиур работают молодые гены, сформировавшиеся относительно недавно.

Если под регенерацией понимать то, что мы обычно под ней и понимаем, то есть способность организма восстановить сложную часть тела, то получается, что генетический аппарат для регенерации появился у животных чрезвычайно давно; и вряд ли кто-то потом создавал всю регенерационную кухню с нуля. Причём этот генетический аппарат действительно позволяет хорошо восстанавливать очень сложные структуры: всё-таки и ноги аксолотлей, и ноги членистоногих, и лучи офиур довольно сложны по сравнению с червями планариями. Но регенерация происходит не в вакууме. Перед тем, как регенерировать, нужно залечить повреждённое место, нужно сделать так, чтобы его по возможности ничего не беспокоило, и всё это нужно проделать в морской воде, или в пресной, или вообще на суше – смотря где обитает животное; а ведь само животное может быть холоднокровным или теплокровным. Особенности иммунитета накладываются на особенности обмена веществ, а также ещё на массу физиологических, клеточных, биохимических особенностей. В итоге общая схема регенерации корректируется, так что конкретный вид жертвует очень хорошей регенерацией в пользу каких-то других плюсов (как, например, оно случилось у некоторых планарий).

 Возможно, в медицинских целях можно временно высвобождать регенерационный аппарат от эволюционных ограничений, только для этого сам аппарат нужно изучить досконально.