20:33

Специализация или регенерация



Регенерация грудных плавников у самцов проходит с разной эффективностью. За долгий срок, 1–2 месяца, некоторые восстанавливают плавник практически полностью, другим это не удается. На фотографии плавники самки и самцов с разной степенью повреждения. Стрелки указывают на места ампутации (рисунок из статьи)

У высших млекопитающих, людей в том числе, поврежденные ткани восстанавливаются много хуже, чем у саламандр и рыб, а о том, чтобы отрастить утерянный палец, и речи нет. Оказывается, утрата способности к регенерации — плата за специализацию. Такую гипотезу выдвинули специалисты кафедры клеточной биологии Университета Дьюка (Duke University) под руководством Кеннета Посса (Kenneth D. Poss), наблюдая за поведением рыбки данио.

Данио обладает способностью отращивать утраченные плавники, но в некоторых случаях у самцов очень плохо проходит регенерация грудных плавников. У самок таких проблем не возникает, а у самцов они обостряются в процессе полового созревания и зависят от уровня андрогенов.

Грудные плавники самцов покрыты мелкими уплотнениями эпидермиса. Своими мозолистыми плавниками самец сжимает и поглаживает самку во время нереста, и чем активнее он это делает, тем больше икринок откладывает самка. Исследователи выяснили это, анализируя видеозаписи и удаляя рыбкам плавники. Самец с ампутированными или сильно искалеченными грудными плавниками не может добиться, чтобы его партнерша отложила больше 10 икринок. Если у него остался один плавник, нерест проходит успешно лишь в том случае, когда самец поворачивается к партнерше соответствующей стороной. Ампутация плавничков у самки или удаление хвостового или брюшных плавников у самца к таким плачевным результатам не приводит. Таким образом, неповрежденные, снабженные уплотнениями грудные плавники самца — залог эффективного размножения.

Бугорки появляются на плавниках самца в период полового созревания под действием андрогенов. В течение жизни они постоянно обновляются в результате деления и дифференцировки базальных клеток. Эти процессы контролирует белок Dkk1b — один из факторов, участвующих в регуляции развития и морфогенеза. Он, в частности, обеспечивает половой диморфизм данио — появление характерного для самцов узора на плавниках, теле и голове рыбы. Dkk1b активно синтезируется в клетках бугорка, и для их успешного обновления этого фактора должно быть много. В плавниках взрослых самок Dkk1b не синтезируется, эта особенность характерна только для самцов.

К сожалению, этот же фактор препятствует эффективной регенерации, и в заново формирующемся плавнике его экспрессия должна быть подавлена. У самцов дефекты регенерации грудных плавников возникают только в средних лучах, на которых и расположены уплотнения, и лишь в тех случаях, когда эти уплотнения задеты. При этом образуется рана с высоким содержанием Dkk1b, который препятствует делению и дифференцировке соответствующих клеток. В результате рана затягивается, но плавник не восстанавливается. Если ампутировать грудные плавники ближе к кончикам, так, чтобы не «наступать на мозоли» рыбке, регенерация пройдет благополучно. Число уплотнений на плавниках у разных лабораторных штаммов данио различается, и у штаммов с меньшим их количеством регенерация идет успешнее. Исследователи давали самкам этостерон — андрогенный гормон рыб. Он вызывал образование бугорков на передних плавниках, и после ампутации лучей ученые наблюдали у самок такие же дефекты регенерации, как и у самцов.

Таким образом, древние способности к регенерации вошли у самцов в противоречие с новыми приспособлениями, которые усиливают репродуктивный успех. Но, как показывает пример с тем же данио, именно самцы с наиболее ярко выраженным половым диморфизмом имеют наибольший репродуктивный успех, именно их гены передаются следующим поколениям, и у их «мозолистых» потомков способность к регенерации будет неуклонно слабеть. Исследователи полагают, что у высших позвоночных многие производные эпидермиса, в том числе волосы, перья, зубы, ногти и молочные железы, имеют природу, сходную с эпидермальными утолщениями плавников данио. Возможно, развитие таких структур, дающих их обладателям несомненные преимущества, пагубно повлияло на их способность к регенерации.

Источник

Просмотров: 1737
Рейтинг: 5.0/1
Добавлено: 04.12.2013

Темы: эволюция, Специализация или регенерация, наука, стволовые клетки, регенерация тканей, восстановление частей тела
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]