Медузы восстанавливают симметрию после травм, показало исследование
Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) обнаружили ранее неизвестный механизм самовосстановления у медуз — реорганизацию существующей анатомии для восстановления симметрии, а не регенерацию утраченных тканей.
Результаты опубликованы 15 июня в онлайн-издании журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
- Объект исследования: Учёные во главе с ассистент-профессором Лией Гоэнторо изучали молодых особей (эфир) лунной медузы (Aurelia aurita), так как их тело имеет простую форму — диск с восемью симметричными лучами.
- Моделирование травмы: Чтобы имитировать укус хищника, у анестезированных эфир ампутировали лучи, оставляя от двух до семи вместо восьми.
- Неожиданный результат: В течение двух дней после травмы медузы не отращивали новые лучи. Вместо этого они реорганизовывали оставшиеся лучи, чтобы те снова стали симметричными и равномерно распределёнными вокруг диска тела. Этот процесс «ресемметризации» наблюдался у эфир четырёх видов медуз.
Почему симметрия важна?
Радиальная симметрия (как у медуз, морских звёзд и ежей) критически важна для их передвижения и питания.
- Медузы двигаются, ритмично «взмахивая» лучами, что создаёт тягу и подгоняет воду с пищей ко рту.
- Между лучами образуется вязкий пограничный слой жидкости, создающий сплошную гребную поверхность. Большой промежуток между лучами нарушает эту поверхность.
- В 15% случаев, когда травмированные эфиры не восстанавливали симметрию, они не могли нормально развиться во взрослую форму (медузу).
Как работает механизм?
- Процесс не связан с пролиферацией (делением) или гибелью клеток, которые обычно задействованы в регенерации.
- Ключевую роль играют механические силы, создаваемые
мышечными сокращениями самой медузы.
- При замедлении сокращений с помощью миорелаксантов симметризация также замедлялась.
- Ускорение сокращений (путём снижения концентрации магния в воде) ускоряло и процесс восстановления симметрии.
- Симметризация — это результат комбинации механических сил от сокращений мышц и вязкоупругих свойств тканей медузы, которые перераспределяются, пока силы не уравновесятся.
Значение открытия:
- Новая модель для биологии: Простая геометрия Aurelia делает её удобной моделью для изучения роли механических сил в морфогенезе (развитии формы).
- Перспектива для биоматериалов: Этот механизм может вдохновить на создание новых материалов, способных «заживать» за счёт восстановления функциональной геометрии, а не точной первоначальной формы, что технологически проще, чем воспроизводить биологические процессы деления и гибели клеток.