Как образ жизни и среда обитания влияют на регенеративные способности саламандр

Саламандры — единственные наземные позвоночные, обладающие замечательной способностью регенерировать конечности или хвосты. Подавляющее большинство исследований регенерации позвоночных основано на аксолотле и дало важные сведения о механизмах этого процесса. Но как регенерация протекает у других саламандр с разной экологией и жизненными стратегиями, и какие черты являются общими, а какие — вариабельными?

Исследование учёных из Музея естествознания в Берлине, недавно опубликованное в журнале Developmental Dynamics, показывает, что данные по другим видам саламандр с разными жизненными циклами и местами обитания необходимы для прогресса в исследованиях регенерации позвоночных.

Аксолотль (Ambystoma mexicanum), саламандра родом из Мексики, известна впечатляющей способностью многократно регенерировать повреждённые или утраченные органы и части тела, включая части мозга, глаза, позвоночника и сердца, а также хвоста и целые конечности.

Однако, как неотеническая саламандра, аксолотль довольно особенный: он проводит всю жизнь в воде, сохраняя ряд типичных личиночных черт, таких как наружные жабры и веслообразный хвост, даже будучи взрослым.

Поскольку большинство исследований регенерации позвоночных основано на аксолотле, остаётся в значительной степени неизвестным, насколько процессы регенерации могут различаться среди более чем 800 видов саламандр, и, в частности, как регенерация конечностей варьирует и как такие факторы, как разные жизненные стратегии, экология и функции конечностей, влияли и формировали регенеративные способности в ходе эволюции.

По этой причине Вивьен Боте и Надя Фрёбиш из Музея естествознания в Берлине, Хендрик Мюллер из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Нил Шубин из Чикагского университета сосредоточили свои исследования на семействе саламандр Pelthodontidae, которое характеризуется высоким разнообразием форм тела и образа жизни.

Для своего исследования они собрали шесть разных видов в Аппалачских горах в Северной Каролине (США) и изучили их регенеративные способности.

«Травмы от укусов хищников или даже особей своего вида обычны в дикой природе. Во время полевых работ мы регулярно встречали саламандр с повреждёнными конечностями или хвостами», — сообщает Боте. Долгосрочные наблюдения и лабораторные эксперименты показали, что все исследованные виды способны залечивать такие травмы и регенерировать утраченные придатки тела. Аспект исследования регенерации в естественной среде играет в этом проекте важную роль.

«Наша работа, среди прочего, призвана подчеркнуть важность понимания того, что эксперименты по регенерации, проводимые в лаборатории в контролируемых условиях, и процессы регенерации в естественной среде отличаются друг от друга в важных аспектах. Это видно, например, по тому, что регенерация после травм от укусов приводит к более частым и более серьёзным деформациям, чем чистые ампутации», — добавляет Боте.

Кроме того, на основе анатомических и гистологических данных регенерированных конечностей исследователи обнаружили, что, по-видимому, существует корреляция между скоростью регенерации и средой обитания саламандр. Например, виды, лазающие по скалам и сильно зависящие от своих конечностей для передвижения, регенерируют быстрее, чем виды, живущие на лесной подстилке или проводящие большую часть времени в воде.

«Сейчас мы находимся на том этапе исследований регенерации позвоночных, когда нам следует дополнить важные знания, полученные и получаемые от модельного организма аксолотля, данными от других видов саламандр. Саламандры обладают большим разнообразием образа жизни и населяют совершенно разные места обитания. Только включение этого разнообразия в исследования регенерации позволит нам отделить общие механизмы регенерации от тех, которые специфичны для определённых видов и образа жизни», — говорит Фрёбиш.

Результаты исследования дают ценные сведения о регенерации и показывают, что включение в эту область исследований немодельных организмов, а также естественного и эволюционного контекста регенерации может значительно продвинуть исследования в будущем.