Что общего между Росомахой, Дэдпулом и медузой? Все они обладают удивительной особенностью — регенерацией. Конечно в комиксах и кино эта способность, распространенная среди крайне ограниченного числа реальных живых организмов, слегка (а иногда и сильно) преувеличена, однако она остается вполне реальной.

А то, что реально, можно объяснить, чем и решили заняться в своем новом исследовании ученые из университета Тохоку (Япония). Какие клеточные процессы в теле медузы связаны с регенерацией, как протекает этот процесс, и какими еще супер-способностями обладают эти желеобразные существа? Об этом нам поведает доклад исследовательской группы.

Основа исследования

В первую очередь, ученые поясняют, почему они решили сконцентрировать свое внимание именно на медузах. Дело в том, что большинство исследований в области биологии проводятся при участии так называемых модельных организмов: мышей, фруктовых мушек, червей, рыб и т.д. Но на нашей планете обитают миллионы видов, каждый из которых обладает теми или иными уникальными способностями. Следовательно, нельзя полноценно оценить процесс клеточной регенерации, изучая только один вид, и предполагать, что изученный механизм будет общим для всех существ на Земле.

Что касается медуз, то эти существа одним своим внешним видом говорят о своей уникальности, что не может не привлечь внимание ученых. Потому, прежде чем приступить к диссекции самого исследования, познакомился с его главным героем.

Словом «медуза», которым мы привыкли называть существо как таковое, на самом деле называют лишь стадию жизненного цикла стрекающий из подтипа Medusozoa. Стрекающие получили такое необычное имя за счет наличия в их организме стрекательных клеток (книдоцит), которые применяются для охоты и самозащиты. Проще говоря, когда вас ужалила медуза, можете поблагодарить за боль и страдания именно эти клетки.

Книдоциты содержат книдоцист — внутриклеточную органеллу, ответственную за «жалящий» эффект. По своему внешнему виду и, соответственно, методике применения различают несколько типов книдоцит, среди которых можно выделить:

• пенетранты — нити с заостренными концами, которые вонзаются в тело жертвы или обидчика, как копья, впрыскивая нейротоксин;
• глютинанты — липкие и длинные нити, которые обволакивают жертву (не самые приятные обнимашки);
• вольвенты — короткие нити, в которых жертва может легко запутаться.

Такое нестандартное вооружение объясняется тем, что медузы, хоть и грациозные, но не особо шустрые существа. Нейротоксин, попадающий в тело добычи, моментально парализует ее, что дает медузе уйму времени для обеденного перерыва.

Медуза после успешной охоты.

Помимо необычного метода охоты и обороны у медуз весьма необычное размножение. Самцы продуцируют сперматозоиды, а самки — яйцеклетки, после слияния которых формируются планулы (личинки), оседающие на дне. Спустя время из личинки вырастает полип, от которого по достижению его зрелости буквально откалываются молодые медузы (по факту происходит почкование). Таким образом, имеется несколько стадий жизненного цикла, одной из которых и является медуза или медузоидное поколение.

Волосистая цианея, также известная как «львиная грива».

Если бы волосистую цианею спросили, как увеличить эффективность охоты, она бы ответила — больше щупалец. Всего их порядка 60 (кластеры из 15 щупалец на каждом углу купола). Кроме того, данный вид медуз считается самым крупным, ибо диаметр купола может достигать 2 метров, а щупальца во время охоты могут вытягиваться до 20 метров. Благо дело, что этот вид не отличается особой «ядовитостью», потому не смертелен для человека.

Морская оса, в свою очередь, к количеству добавила бы еще и качество. У данного вида медуз тоже по 15 щупалец (3 м в длину) на каждом из четырех углов купола, но их яд во много раз сильнее, чем у крупногабаритной родственницы. Считается, что нейротоксина в организме морской осы достаточно, чтобы убить 60 человек за 3 минуты. Обитает эта гроза морей в прибрежной зоне северной Австралии и Новой Зеландии. По данным за период с 1884 по 1996 годы в Австралии погибло 63 человека, но эти данные могут быть неточными, а число фатальных встреч человека и морской осы может быть гораздо больше. Однако по данным за 1991–2004 годы среди 225 случаев лишь 8% пострадавших были госпитализированы, среди которых был один летальный исход (трехлетний ребенок).

Морская оса

А теперь вернемся к рассматриваемому нами сегодня исследованию.

С точки зрения клеток самым важным процессом всей жизни любого организма является клеточная пролиферация — процесс роста тканей организма посредством размножения клеток делением. Во время роста организма этот процесс регулирует увеличение размеров тела. А когда организм полностью сформирован, то пролиферирующие клетки регулируют физиологический обмен клеток и замену поврежденных на новые.

Стрекающие, будучи родственной группой билатеральных и ранних ветвей развития многоклеточных организмов, использовались для изучения эволюционных процессов уже многие годы. Посему стрекающие не являются исключением в аспекте пролиферации. К примеру, во время эмбрионального развития морского анемона Nematostella vectensis пролиферация клеток координируется с организацией эпителия и участвует в развитии щупалец.

Nematostella vectensis

Помимо прочего, стрекающие, как мы уже знаем, известны своими регенеративными способностями. Самыми популярными среди исследователей вот уже сотни лет считаются полипы гидры (род пресноводных сидячих кишечнополостных из класса гидроидных). Пролиферация, активируемая умирающими клетками, запускает процесс регенерации базальной головки гидры. Само название этого существа намекает на мифическое создание, известное своей регенерацией — Лернейская гидра, победу над которой смог одержать Геракл.

Хоть регенеративные способности и удалось привязать к пролиферации, остается неясно, как именно этот клеточный процесс протекает в нормальных условиях на разных этапах развития организма.

Медузы, имеющие сложный жизненный цикл, состоящий из двух этапов размножения (вегетативное и половое), служат отличной моделью для изучения пролиферации.

В данном труде роль основной исследуемой особи сыграла медуза вида Cladonema pacificum. Обитает этот вид у берегов Японии. Изначально у данной медузы имеется 9 основных щупалец, которые начинают ветвиться и увеличиваться в размере (как и все тело) во время развития до взрослой особи. Эта особенность позволяет детально изучить все механизмы, которые участвуют в этом процессе.

Вдобавок к Cladonema pacificum в исследовании рассматривались также и другие виды медуз: Cytaeis uchidae и Rathkea octopunctata.