Морская анемона показывает, как животные восстанавливают «форму» после серьёзной травмы
Исследование группы Икми в EMBL Heidelberg показывает, что гомеостаз может выходить за рамки внутренней регуляции и активно переопределять форму организма.
Звездчатая морская анемона (Nematostella vectensis) обладает выдающейся регенеративной способностью. Она может восстановить голову или ногу, а разрезанная пополам становится двумя полноценными анемонами.
В отличие от саламандр и рыб, восстанавливающих утраченные части пропорционально оставшимся, анемона перестраивает всё тело, чтобы сохранить общую форму, даже корректируя неповреждённые части. Это свойство также наблюдается у плоских червей.
«Большинство исследований рассматривают в основном паттерны и размеры при регенерации, но наши данные показывают, что поддержание формы также критически важно — и организм активно это контролирует», — пояснил Айссам Икми, старший автор статьи в Developmental Cell.
Исследовательница Стефани Чун заметила, что при травме ноги анемоны деление клеток происходило не только в месте раны, но и на противоположном конце тела — в области рта. Это указывало на передачу сигналов по всему организму.
Используя пространственную транскриптомику и продвинутую визуализацию, команда обнаружила, что травма запускает молекулярные изменения как вблизи, так и вдали от раны. Клетки перемещались, а ткани реорганизовывались, эффективно изменяя форму всего тела.
Степень перестройки зависела от тяжести травмы. Потеря ноги вызывала слабые изменения, а разрезание пополам — значительную ремоделировку.
Была идентифицирована семья ферментов — металлопротеиназ, — активность которых возрастала по мере потери ткани. Они работали не только в месте раны, но и по всему телу, помогая перестроить ткани.
«Активность металлопротеиназ ранее не была показана у таких животных», — отметил Петрус Стенберген, один из ведущих авторов.
Ключевым открытием стало то, что все эти изменения направлены на восстановление исходной формы анемоны. Измеряя соотношение сторон (длины к ширине), учёные обнаружили, что анемона возвращается к своим пропорциям, существовавшим до травмы. Даже уменьшившись в размере, она сохраняла ту же форму.
«Мы смогли наблюдать общеорганизменную координацию, которая движет этим ремоделированием», — объяснил Икми.
Исследование стало результатом коллаборации с командой Рика Корсвагена из Института Хубрехта (Нидерланды), внедрившей пространственную транскриптомику для анемоны, и командой Оливера Штегле из EMBL Heidelberg и Немецкого центра исследования рака (DKFZ), предоставившей биоинформатические и статистические методы для анализа данных.
Следующим большим вопросом, по словам Икми, является понимание того, почему поддержание формы так важно, и как организм ощущает свою собственную форму.