раскопки мамонта

Способность к регенерации частей тела удивительно распространена среди животных: аксолотль, морская звезда или саламандра могут отрастить утраченные конечности за считаные месяцы. Известны такой способностью и офиуры, или змеехвостки, — представители иглокожих наряду с морскими звездами, морскими огурцами и морскими ежами.

Как и у морских звезд, у офирур от тела отходит пять лучей, только более длинных и гибких, — их еще называют «руками». Эти животные могут регенерировать конечности с огромной скоростью: так, у одного из видов, Amphiura filiformis, «рука» полностью отрастает всего за 4 недели. Кроме этого, иглокожие эволюционно близки к позвоночным, что делает их важной моделью для изучения генетических основ регенерации.

Авторы статьи, опубликованной в Nature Ecology & Evolution, впервые «прочитали» геном офиуры, чтобы разобраться: как возникла способность к регенерации? Сравнив геном Amphiura filiformis с геномами морских огурцов, ежей и звезд, ученые проследили эволюцию офиур с того момента, как эти группы разошлись 500 млн лет назад. Оказалось, офиуры претерпели больше хромосомных перестроек, чем другие иглокожие, в том числе у них увеличилось число генов, отвечающих за регенерацию.

Далее ученые определили, какие гены были активны на разных стадиях регенерации, по мере того, как офиуры отращивали утраченные «руки». Оказалось, что на начальных этапах регенерации, когда рана только начинала заживать, работали гены, которые змеехвостки приобрели относительно недавно. Но на более поздних стадиях, когда клетки быстро делятся, чтобы заменить утраченные ткани, активизировались «древние» гены, приобретенные сотни миллионов лет назад. Причем многие из них оказались родственны генам, которые «включаются» во время регенерации у эволюционно далеких видов — аксолотля и морского рачка Parhyale hawaiensis. Например, одни и те же гены активируют иммунный ответ у офиур и обеспечивают свертывание крови у позвоночных. Получается, способность к регенерации — эволюционно древняя и возникла еще у общего предка всех этих видов.

Как прокомментировала Карин Риццоти, генетик из Института Фрэнсиса Крика, сравнение механизмов регенерации у разных животных также может помочь ученым понять, почему у людей и других млекопитающих такая способность отсутствует. Шрути Наик, регенеративный биолог из Медицинской школы Икана в Манхэттене, добавила: «Подобные исследования позволят нам понять, что нужно сделать, чтобы перепрограммировать наши собственные органы и ткани и повысить их способность к регенерации». Такими темпами развитие регенеративной медицины сможет сделать супергероев реальностью, хотя бы отчасти.