Регенерация гидры

Род: Hydra = Гидры

• Тип: Cnidaria = Кишечнополостные, стрекающие
• Подтип: Medusozoa = Медузопроизводящие
• Класс: Hydrozoa Owen, 1843 = Гидрозои, гидроидные
•    Подкласс: Hydroidea = Гидроиды
•      Отряд: Hydrida = Гидры
•        Род: Hydra = Гидры

Рост и регенерация гидры

Читать дополнительно: * Гидра в аквариуме...; Гидры (видео, смотреть)

У взрослой гидры клетки всех трех клеточных линий в норме интенсивно делятся в средней части тела, а затем мигрируют к подошве, гипостому и кончикам щупалец. Только там происходит гибель и слущивание отдельных клеток. Таким образом происходит постоянное обновление всех клеток тела гидры. При нормальном питании образующийся «избыток» делящихся клеток перемещается в обычно образующиеся в нижней трети туловища почки. В результате этого происходит деление гидры почкованием.

Установлено, что гидра обладает очень высокой способностью к регенерации. Так, при разрезании тела гидры поперек на несколько частей каждая из них восстанавливает и «голову» и «ногу», сохраняя исходную полярность, т.е. рот и щупальца развиваются на той стороне, которая была ближе к оральному концу тела, а стебелек и подошва — на аборальной стороне фрагмента. При этом целый организм может восстанавливаться из отдельных совсем небольших кусочков тела, составляющих менее 1/100 первоначального объема целой гидры. Восстановление происходит также из кусочков щупалец и даже из взвеси клеток. При этом сам процесс регенерации не сопровождается усилением клеточных делений и представляет собой типичный пример морфаллаксиса.

Гидра также может регенерировать из взвеси клеток, которую можно получить путем мацерации, протирая тело гидры через мельничный газ. При этом для восстановления головного конца достаточно образования агрегата из примерно 300 эпителиально-мускульных клеток. В экспериментах показано, что регенерация целого нормального организма возможна даже из клеток только одного эктодермального сили только энтодермального слоя. 

Еще ранние опыты Трамбле показали, что при регенерации сохраняется полярность каждого фрагмента гидры. Т.е. при разрезании тела гидры поперек на несколько цилиндрических фрагментов, на каждом из них ближе к бывшему оральному концу регенерируют гипостом и щупальца, а ближе к бывшему аборальному полюсу — подошва. Замечено также, что у тех фрагментов, которые располагались ближе к «голове», быстрее регенерирует «голова», а у располагавшихся ближе к «ноге» — «нога».

Когда в экспериментах по изучению регенерации были применены методики сращивания фрагментов разных особей (вырезан фрагмент из боковой стороны туловища одной гидры и сращен с телом другой гидры), то были возможны три исхода опыта: 1) фрагмент полностью сливается с телом реципиента; 2) фрагмент образует выступ, на конце которого развивается «голова» и превращается в почку; 3) фрагмент образует выступ, на конце которого образуется «нога». В результате опытов было установлено, что процент образования «голов» тем выше, чем ближе к «голове» донора взят фрагмент для пересадки и чем дальше от «головы» реципиента он помещен. Полученные результаты свидетельствовали о существовании четырех веществ-морфогенов, которые регулируют регенерацию. Это активаторы и ингибиторы регенерации «головы», а также активаторы и ингибиторы регенерации «ноги». Эти вещества, очевидно, образуют концентрационные градиенты: причем в районе «головы» у нормального полипа максимальна концентрация как активатора, так и ингибитора головы, а в районе «ноги» — максимальна концентрация и активатора, и ингибитора ноги.

Активатором головы оказался пептид из 11 аминокислот (pGlu-Pro-Pro-Gly-Gly-Ser-Lys-Val-Ile-Leu-Phe), активный в пикомолярной концентрации. У человека он присутствует в гипоталамусе и кишечнике и в той же концентрации обладает нейротрофическим действием. Как у гидры, так и у млекопитающих этот пептид обладает митогенным действием, а также влияет на клеточную дифференцировку.

Активатором ноги тоже является пептид с молекулярной массой, близкой к 1000 Да. Ингибиторы головы и ноги — низкомолекулярные гидрофильные вещества небелковой природы. Как оказалось, все эти четыре вещества в норме выделяются нервными клетками гидры. Интересно, что активатор головы имеет время полужизни около 4 ч, в то время как ингибитор всего 30 мин, и он медленнее диффундирует, так как связан с белком-носителем. В свою очередь нгибитор головы даже в очень низкой концентрации подавляет выделение активатора, а при ее увеличении в 20 раз большей концентрации — подавляется своё собственное выделение. Аналогично ингибитор ноги ингибирует выделение активатора ноги.

 В последние десятилетия гидра используется как модельный объект для изучения регенерации и процессов морфогенеза и в частности трансгенная гидра Hydra vulgaris линии AEP с энтодермальными клетками, в которых экспрессируется зелёный флуоресцентный белок. . Геном североамериканский вид Hydra magnipapillata уже частично расшифрован. В настоящее время разработана методика получения трансгенных гидр, а в Японии и Германии имеются коллекции мутантных линий гидры.

Также недавно биологи «расшифровали» нервную систему гидр.   Исследователи из Колумбийского университета разработали технику, которая позволила зарегистрировать активность всех нейронов в теле гидр.

Источник

ЕЩЕ ПО ТЕМЕ:

Регенерация в природе

Регенерация у тритонов и саламандр