به  گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در حوزه ترمیم حیوانات سوالات زیادی وجود دارد که هنوز بی جواب مانده‌اند، به عنوان مثال : چرا تعداد کمی از گونه‌ها می‌توانند قسمت‌های آسیب‌دیده یا از دست رفته بدن را بازسازی کنند، حتی اگر بازسازی ممکن است یک مزیت بقای آشکار به نظر برسد؟ محققان مؤسسه ماکس پلانک (MPI) برای علوم چند رشته‌ای در گوتینگن آلمان و همکارانش اکنون توضیحی در مورد این توانایی در کرم‌های مسطح پلاناریا پیدا کرده‌اند. آنها با تجزیه و تحلیل توانایی‌های بازسازی سر در مجموعه بزرگی از گونه های پلاناریا، دریافتند که این ظرفیت‌ها بسیار متفاوت است و به نحوه تولید مثل گونه‌های مختلف بستگی دارد.

ترمیم در کرم پلاناریا

قابلیت ترمیم  یا بازسازی، که در اینجا به عنوان اصلاح اعضای بدن از دست رفته در اثر آسیب تعریف می‌شود، در قلمرو حیوانات گسترده است. با این حال، توانایی‌های بازسازی اغلب بین گروه‌ها یا گونه‌های نزدیک به هم متفاوت است. یک سؤال جذاب اینجا مطرح است که چرا فقط برخی، اما نه همه، حیوانات قادر به بازسازی هستند؟ بررسی دلایل تنوع بازسازی یک چالش است، زیرا چنین تلاش‌هایی لزوماً نیاز به پیوند دادن پایه مولکولی و سلولی بازسازی (مکانیسم های نزدیک) به انتخاب طبیعی (مکانیسم‌های نهایی) دارند. به عنوان یک تاکسون، کرم‌های مسطح پلاناریا (Platyhelminthes، Tricladida) به ویژه برای چنین معاینه سیستماتیک مناسب هستند. از یک طرف، بسیاری از گونه‌های پلاناریا می‌توانند حیوانات کامل را از قطعات بافت دلخواه بازسازی کنند. یافته‌ها این قابلیت مکانیکی بازسازی کل بدن پلاناریا را به وجود با اهمیت و حیاتی سلول‌های بنیادی پرتوان فراوان آن‌ها (نئوبلاست‌ها) به‌عنوان تنها سلول‌های قابل تقسیم در بافت‌های بدنی مرتبط می‌داند. در طول تعیین سرنوشت، یک سیگنال کلیدی در الگوبرداری از محور قدامی خلفی (محور A-P) مسیر سیگنال دهی Wnt است که به طور تکاملی حفظ شده است. زیرا بیان ژن مسیر سیگنالینگ Wnt در محل زخم پلاناریا برای مشخصات دم لازم و کافی است، در حالی که مهار Wnt برای مشخصات سر لازم و کافی است.

ترمیم در قلمرو حیوانات

هیولای چند سر هیدرا بسیار وحشتناک بود، زیرا به ازای هر سر بریده شده دو سر جدید دوباره رشد می‌کرد. در حالی که هیدرا یک افسانه است، حیواناتی در دنیای واقعی نیز وجود دارند که می‌توانند اعضای بدن خودشان را بازسازی کنند. در واقع، برخی از گونه‌های پلاناریا استاد واقعی بازسازی هستند. حتی وقتی به قطعات کوچک زیادی بریده می‌شود، هر قطعه دوباره به یک کرم کامل تبدیل می‌شود. با این حال، گونه‌های دیگر پلاناریا نمی‌توانند اندام‌ها یا بافت‌های از دست رفته یا آسیب دیده خود را بازسازی کنند. جوخن رینک، مدیر MPI برای چند رشته‌ای توضیح می‌دهد: "به نظر می‌رسد بازسازی در قلمرو حیوانات استثنا باشد، حتی اگر باید مزیت بزرگی برای بقا باشد. ما علاقه مندیم بدانیم که چرا بسیاری از حیوانات، از جمله انسان‌ها، این توانایی را ندارند."

بزرگترین مجموعه پلاناریای جهان

بخش Rink بزرگترین مجموعه پلاناریای جهان را با بیش از 40 گونه نگهداری می‌کند. این زیست شناس سلولی می‌گوید: به لطف این مجموعه بزرگ ما می‌توانیم به طور سیستماتیک ظرفیت‌های باززایی گونه‌ها را در شرایط استاندارد آزمایشگاهی مقایسه کنیم. بی مهرگان کوچک گروه رینک از سرتاسر جهان می‌آیند، البته می‌توانند در برکه‌ها، نهرها، روی خشکی یا حتی در دریا نیز یافت شوند و ساکنان کوچکتر طاقچه‌های اکولوژیکی مختلف خود را شکار کنند. در بزرگترین مطالعه تطبیقی پلاناریاها تا به امروز، همچنین شامل کریستوف بلیدورن و فلیکس تالن از موسسه جانورشناسی و انسان‌شناسی یوهان-فریدریش-بلومنباخ در دانشگاه گوتینگن و همکارانش از آلمان، استرالیا، اتریش، برزیل و اسپانیا، و محققانی دیگر، توانایی 36 گونه پلاناریا را برای بازسازی سرشان بررسی کردند.

Miquel Vila-Farré، نویسنده اول مطالعه منتشر شده در مجله Nature Ecology & Evolution می‌گوید: «ما سه گروه را پیدا کردیم. "گروه اول توانایی کمی برای بازسازی دارند یا اصلاً توانایی ندارند، گروه دوم توانایی محدودی برای جایگزینی اعضای بدن دارند، و گروه سوم دارای قدرت بازسازی سر هستند. این تفاوت‌ها تاریخچه تکاملی بازسازی سر را در پلاناریاها بسیار جالب می‌کند."

افزایش و از دست دادن بازسازی سر در پلاناریا

محققان در ادامه به دنبال این بودند که بدانند گونه‌های مختلف در چه مرحله‌ای از تکامل توانایی خود را برای بازسازی سر خود از دست دادند. آنها با استفاده از تجزیه و تحلیل درخت فیلوژنتیک بر اساس نشانگرهای ژنتیکی دریافتند که تکامل بازسازی سر به طور غیرمنتظره‌ای پویا بوده است. Vila-Farré می‌گوید: «توانایی رشد مجدد اندام‌ها و بافت‌ها چندین بار به‌طور مستقل در چندین پلاناریای مختلف تکامل یافت و حتی برخی از گونه‌ها با گذشت زمان آن را از دست دادند». با این حال، به نظر می‌رسد ظرفیت بازسازی محدود یا غایب بر اساس مکانیسم مولکولی یکسان است. تیم رینک قبلاً از آزمایش‌های قبلی می‌دانست که سیگنال‌های مولکولی تأثیر قابل‌توجهی بر توانایی بازسازی دارند. این محقق ماکس پلانک توضیح می‌دهد: "در بازسازی پلاناریا، یک مسیر سیگنالینگ خاص مانند یک سوئیچ مولکولی عمل می‌کند." اگر در طی فرایند ترمیم، مسیر سیگنالینگ Wnt روشن شود، بازسازی دم آغاز می‌شود. بنابراین هنگامی که سوئیچ خاموش است، همیشه یک سر تشکیل می‌شود. هنگامی که دانشمندان مسیر Wnt را در گونه‌های مختلف پلاناریا مهار کردند، توانایی آنها برای بازسازی سر بهبود یافت. حتی گونه‌هایی با باززایی محدود، مانند گونه استرالیایی Cura pinguis، توانستند ساختارهای سر مانند جدیدی ایجاد کنند.

بازسازی برای تولید مثل

محققان نشان دادند که سیگنال‌دهی Wnt نیز نقش مهمی در شکل گیری و نگهداری سیستم تولید مثل ایفا می‌کند. این تیم سویه‌هایی از گونه‌های پلاناریا Schmidtea mediterranea را که به صورت غیرجنسی یا جنسی تولید مثل می‌کنند، مورد مطالعه قرار دادند. Vila-Farré توضیح می دهد: "پلاناریاهایی که به صورت غیرجنسی تولید مثل می‌کنند به دو قسمت تقسیم می‌شوند که هر دو بازسازی می‌شوند. این گونه‌ها برای تولیدمثل به بازسازی متکی هستند." در مقابل، گونه‌هایی با ظرفیت باززایی محدود تقریباً به طور انحصاری جنسی تولید مثل می‌کنند. این بدان معنی است که آنها تخم می‌گذارند و برای تولید مثل نیازی به بازسازی اعضای بدن ندارند. این با یافته‌های این تیم مطابقت دارد: زیرا مسیر سیگنالینگ Wnt در سویه جنسی Schmidtea mediterranea بسیار فعال تر بود.

نقش سیگنال‌دهی Wnt در ترمیم جنسی

دانشمندان فرض می‌کنند که سطوح بالاتر سیگنال‌دهی Wnt باعث تشکیل بیضه‌ها و زرده‌های تخم‌مرغ می‌شود، اما به قیمت کاهش ظرفیت بازسازی، زیرا این امر به مهار مسیر Wnt بستگی دارد. رینک می‌گوید: «برهم‌کنش‌های بین مسیر سیگنال‌دهی Wnt و سیستم تولید مثل ممکن است افزایش یا از دست دادن ظرفیت بازسازی را در گونه‌های مختلف پلاناریا تعیین کند. "ما گمان می‌کنیم که ظرفیت بازسازی در پلاناریاها نه به منظور "ترمیم" زخم‌ها، بلکه به منظور تولید مثل غیرجنسی از طریق تقسیم تکامل یافته است. " به طور کلی، مطالعه ما نمی‌تواند به این سوال پاسخ دهد که چرا برخی از پلاریارها دوباره تولید می‌شوند در حالی که برخی دیگر نمی‌توانند. در واقع، ممکن است در مواجهه با شکاف‌های عمیق بین دودمان‌های پلاناریا و واگرایی مرتبط با مکانیسم‌های مولکولی که ما کشف کردیم، یک پاسخ واحد یا ساده وجود نداشته باشد (به عنوان مثال، حساسیت به RNAi یا وابستگی ß-CATENIN-1 در تولید زرده ). با این وجود، مدل ما یک همبستگی از پلیوتروپی‌های عملکردی بین سیگنال‌دهی Wnt، بازسازی و تولید مثل ارائه می‌کند.

پایان مطلب/.