به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، هیدرا و کرم پهن، دو موجود ساده اما شگفت‌انگیز، به دانشمندان کمک می‌کنند تا رازهای بازسازی و رشد بدن موجودات زنده را کشف کنند. این موجودات به دلیل توانایی فوق‌العاده‌شان در بازسازی بخش‌های از دست‌رفته بدن، مدل‌های ایده‌آلی برای مطالعه سلول‌های بنیادی هستند.

هیدرا و کرم پهن: قهرمانان بازسازی

هیدرا، موجودی کوچک و آبزی از شاخه کیسه‌تنان، بدنی لوله‌ای با یک سر (دارای شاخک) و یک پا دارد. این موجود می‌تواند به‌صورت غیرجنسی از طریق جوانه‌زنی تکثیر شود و حتی اگر به قطعات کوچک تقسیم شود، هر قطعه می‌تواند به یک هیدرای کامل تبدیل شود. کرم پهن، از شاخه پلاتی‌هلمینت‌ها، نیز توانایی مشابهی دارد و می‌تواند سر، دم یا حتی کل بدن خود را بازسازی کند. این ویژگی‌ها به دلیل وجود سلول‌های بنیادی در این موجودات است که می‌توانند به انواع سلول‌های مختلف تبدیل شوند.
سلول‌های بنیادی در هیدرا و کرم پهن مانند کارگرانی چندکاره عمل می‌کنند که می‌توانند به هر نوع سلولی که بدن نیاز دارد، تبدیل شوند. این توانایی باعث شده که این موجودات به آزمایشگاه‌های طبیعی برای مطالعه رشد و بازسازی تبدیل شوند.

مکانیسم‌های سلولی و مولکولی رشد و بازسازی

این مقاله (منتشرشده در Development، 2024) به بررسی چگونگی عملکرد سلول‌های بنیادی در هیدرا و کرم پهن برای ایجاد الگوهای بدنی و بازسازی پرداخته است.
هیدرا: هیدرا دارای سه نوع سلول بنیادی است:

1. سلول‌های بنیادی اکتودرمی و اندودرمی: این سلول‌ها لایه‌های بیرونی و درونی بدن هیدرا را می‌سازند و به‌طور مداوم تقسیم می‌شوند تا بدن را حفظ کنند.
2. سلول‌های بنیادی بینابینی: این سلول‌ها به سلول‌های تخصصی مانند سلول‌های عصبی، سلول‌های گزنده (نِماتوسیت) و سلول‌های جنسی تبدیل می‌شوند.
   این سلول‌ها با همکاری یکدیگر، محور سر تا پای هیدرا را شکل می‌دهند. مسیرهای سیگنال‌دهی مانند Wnt در هیدرا نقش کلیدی در تعیین اینکه کدام قسمت بدن سر و کدام قسمت پا شود، دارند.
   کرم پهن: کرم‌های پهن دارای نوعی سلول بنیادی به نام نئوبلاست هستند که در سراسر بدن پخش‌اند. نئوبلاست‌ها می‌توانند به هر نوع سلولی تبدیل شوند و مسئول بازسازی و حفظ بافت‌ها هستند. این مقاله نشان می‌دهد که نئوبلاست‌ها از طریق تقسیمات سلولی نامتقارن، هم خود را تجدید می‌کنند و هم سلول‌های تخصصی تولید می‌کنند. مسیرهای سیگنال‌دهی مانند BMP و Hedgehog در کرم پهن به تنظیم این فرآیندها کمک می‌کنند.
   نکته جالب: این مقاله نشان داد که برخی ژن‌های کلیدی در هیدرا و کرم پهن با ژن‌های موجود در انسان‌ها مشترک‌اند. این کشف به دانشمندان کمک می‌کند تا بفهمند چگونه بازسازی در موجودات پیچیده‌تر ممکن است رخ دهد.

بازنگری در سیستم سلول‌های بنیادی هیدرا

این مقاله (منتشرشده در Cells & Development، 2023) به‌طور خاص به سلول‌های بنیادی هیدرا و نقش آن‌ها در رشد و بازسازی پرداخته است.
هیدرا به دلیل سادگی و توانایی بازسازی‌اش، از قرن هجدهم مورد توجه زیست‌شناسان بوده است. این مقاله با استفاده از فناوری‌های جدید مانند توالی‌یابی تک‌سلولی (scRNA-seq)، اطلاعات دقیق‌تری درباره سلول‌های بنیادی هیدرا ارائه می‌دهد.
یافته‌های کلیدی:

• سلول‌های بنیادی بینابینی: این سلول‌ها بسیار متنوع‌اند و می‌توانند به سلول‌های عصبی، گزنده یا جنسی تبدیل شوند. توالی‌یابی نشان داد که این سلول‌ها مسیرهای متفاوتی برای تمایز دارند که توسط ژن‌های خاصی کنترل می‌شوند.
• همکاری بین لایه‌ها: لایه‌های اکتودرمی و اندودرمی هیدرا با یکدیگر تعامل دارند تا شکل بدن را حفظ کنند. برای مثال، اگر لایه اکتودرمی حذف شود، هیدرا همچنان می‌تواند جوانه بزند، اما بدون اندودرم رشد نمی‌کند.
• بازسازی: وقتی هیدرا تکه‌تکه می‌شود، سلول‌های بنیادی به‌سرعت فعال می‌شوند و با استفاده از سیگنال‌های Wnt، محور سرین بدن را بازسازی می‌کنند. این فرآیند نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری بالای سلول‌های بنیادی هیدراست.
  اهمیت: این مطالعه تأیید کرد که هیدرا یک مدل عالی برای مطالعه سلول‌های بنیادی است، زیرا سیستم ساده‌اش به دانشمندان اجازه می‌دهد مکانیسم‌های پیچیده رشد را به‌راحتی بررسی کنند.

تأثیر میکروبیوتا بر سلول‌های بنیادی هیدرا

این مقاله (منتشرشده در bioRxiv، 2025) به موضوع جالبی پرداخته: نقش میکروب‌های همزیست در تصمیم‌گیری سلول‌های بنیادی هیدرا.
هیدرا روی سطح بدنش (گلیکوکالیکس) میکروب‌هایی دارد که برای سلامتی و رشدش ضروری‌اند. این مقاله بررسی می‌کند که حذف این میکروب‌ها چه تأثیری بر توانایی هیدرا برای جوانه‌زنی (تکثیر غیرجنسی) دارد.
یافته‌ها:

• هیدراهای بدون میکروب: وقتی میکروب‌ها از هیدرا حذف شدند (هیدراهای بدون جریان)، بسیاری از آن‌ها توانایی جوانه‌زنی را از دست دادند و بدنشان بزرگ‌تر از حد معمول شد. این نشان می‌دهد که میکروب‌ها در تنظیم رشد نقش دارند.
• تغییرات ژنتیکی: با استفاده از توالی‌یابی RNA تک‌سلولی، محققان دریافتند که در هیدراهای بدون میکروب، ژن‌های کلیدی مانند ژن‌های مسیر Wnt خاموش می‌شوند. این ژن‌ها برای تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های سر ضروری‌اند.
• سلول‌های غیرعادی: در هیدراهای بدون میکروب، سلول‌های بنیادی به‌جای تبدیل شدن به سلول‌های سر، به سلول‌های شبیه به پا تبدیل شدند. این تغییر باعث شد هیدرا نتواند جوانه بزند.
• بازگرداندن میکروب‌ها: وقتی میکروب‌ها دوباره به هیدرا اضافه شدند، توانایی جوانه‌زنی بازگشت و ژن‌های خاموش‌شده دوباره فعال شدند.
• ژن GAPR1: محققان ژنی به نام GAPR1 را شناسایی کردند که در هیدراهای بدون میکروب غیرفعال بود. وقتی این ژن به‌صورت مصنوعی خاموش شد، هیدرا توانایی جوانه‌زنی‌اش کاهش یافت.
  اهمیت: این مطالعه نشان داد که میکروب‌ها نه‌تنها برای سلامت هیدرا، بلکه برای تصمیم‌گیری‌های سلولی در سطح ژنتیکی نیز حیاتی‌اند. این کشف می‌تواند به درک بهتر رابطه بین میکروب‌ها و رشد در موجودات پیچیده‌تر کمک کند.

چرا این تحقیقات مهم‌اند؟

این سه مقاله نشان می‌دهند که هیدرا و کرم پهن مدل‌های فوق‌العاده‌ای برای مطالعه سلول‌های بنیادی و بازسازی هستند.

• شباهت به انسان‌ها: ژن‌های کلیدی مانند Wnt، BMP و Hedgehog که در هیدرا و کرم پهن فعال‌اند، در انسان‌ها نیز وجود دارند. این به دانشمندان کمک می‌کند تا بفهمند چگونه می‌توان بازسازی بافت را در انسان‌ها تقویت کرد.
• نقش میکروب‌ها: مطالعه هیدرا نشان داد که میکروب‌ها می‌توانند روی ژن‌ها و تصمیم‌گیری‌های سلولی تأثیر بگذارند. این موضوع می‌تواند در پزشکی، به‌ویژه در درمان بیماری‌هایی که به میکروبیوم روده مرتبط‌اند، کاربرد داشته باشد.
• فناوری‌های جدید: استفاده از تکنیک‌هایی مثل توالی‌یابی تک‌سلولی به دانشمندان امکان داده است تا جزئیات بیشتری از رفتار سلول‌های بنیادی کشف کنند.

کاربردهای پزشکی و آینده

تحقیقات روی هیدرا و کرم پهن می‌تواند به پیشرفت‌هایی در پزشکی بازساختی منجر شود. برای مثال:

• درمان زخم‌ها: درک مکانیسم‌های بازسازی در این موجودات می‌تواند به توسعه روش‌هایی برای ترمیم سریع‌تر زخم‌ها در انسان کمک کند.
• پیوند اعضا: مطالعه نئوبلاست‌های کرم پهن ممکن است راه‌هایی برای تولید بافت‌های جدید در آزمایشگاه باز کند.
• بیماری‌های مرتبط با میکروبیوم: فهم نقش میکروب‌ها در هیدرا می‌تواند به درمان بیماری‌هایی مانند بیماری‌های التهابی روده کمک کند.

نتیجه‌گیری

هیدرا و کرم پهن، با وجود سادگی‌شان، درس‌های بزرگی درباره زیست‌شناسی به ما می‌دهند. سلول‌های بنیادی آن‌ها، که می‌توانند بدن را بازسازی و حفظ کنند، به دانشمندان کمک می‌کنند تا مکانیسم‌های رشد و ترمیم را بهتر بشناسند. این سه مقاله نشان دادند که ژن‌های مشترک، مسیرهای سیگنال‌دهی و حتی میکروب‌ها نقش کلیدی در این فرآیندها دارند. با ادامه این تحقیقات، شاید روزی بتوانیم از این دانش برای درمان بیماری‌ها و بهبود زندگی انسان‌ها استفاده کنیم. هیدرا و کرم پهن، قهرمانان کوچک دنیای علم، همچنان راه را برای اکتشافات بزرگ هموار می‌کنند.

پایان مطلب./