Een Hoofd Krijgen: Hoe Wormen Verloren Weefsel Regenereren

{h1}

Drie nieuwe onderzoeken onthullen waarom sommige soorten platwormen hun hoofd kunnen regenereren, terwijl anderen dat niet kunnen.

Het mysterie van waarom sommige dieren lichaamsdelen kunnen regenereren, terwijl anderen dat niet kunnen, heeft wetenschappers in de war gebracht, maar drie nieuwe onderzoeken hebben de kwestie op de proef gesteld.

Drie verschillende onderzoeksgroepen hebben onderzocht waarom sommige soorten platwormen hele koppen en staarten kunnen regenereren nadat ze in stukken zijn gesneden, terwijl andere soorten wormen hun lichaamsdelen slechts gedeeltelijk regenereren. Door een enkel gen in de cascade van signalen die betrokken zijn bij regeneratie te activeren, herstelden de onderzoekers het vermogen van de wormen om nieuwe hoofden te laten groeien.

"In platwormen kun je een enkel stuk uit elk deel van de worm verwijderen en op de een of andere manier wordt het op magische wijze een worm", zegt moleculair bioloog Jochen Rink, die een van de onderzoeken leidde. De vraag is: "Waarom kunnen sommige dieren regenereren terwijl anderen dat niet kunnen?" zei Rink, van het Max Planck Instituut voor Moleculaire Celbiologie en Genetica in Dresden, Duitsland.

Undead hoofd

Om het antwoord op deze vraag te achterhalen, bestudeerden de drie groepen verschillende nauwverwante platwormen, oftewel planariërs. Sommige soorten, zoals Schmidtea mediterranea, hebben uitstekende regeneratiecapaciteiten. Als je deze wormen overal langs hun lengte snijdt, zal het kopgedeelte een nieuwe staart laten groeien en zal het staartgedeelte een nieuw hoofd laten groeien. [Image Gallery: Remarkable Bionic Animals]

Daarentegen soorten zoals Dendrocoelum lacteum hebben minder regeneratiecapaciteit. Als je deze wormen in het kwart van hun lichaam snijdt dat zich het dichtst bij hun hoofd bevindt, vormen ze twee complete wormen, maar als je ze verder naar beneden snijdt, zal het intacte staartgedeelte geen kop teruggroeien.

Het proces om een ​​nieuw hoofd te laten groeien, compleet met een brein en ogen, is op zijn zachtst gezegd ingewikkeld. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het afsnijden van een lichaamsdeel een reeks signalen in stamcellen veroorzaakt, de biologische stopverf die zich tot elk type weefsel kan ontwikkelen. Samen werken deze signalen als een moleculaire schakelaar: het activeren van de signalen leidt tot het creëren van een nieuwe staart, terwijl het blokkeren ervan een nieuw hoofd in staat stelt te ontwikkelen.

Nu, met behulp van geavanceerde genetische sequentiebepalingstechnologieën, bepaalden de onderzoekers welke genen actief waren, regeneratiesignalen aanzetten, in de platwormen die nieuwe noggins konden genereren in vergelijking met die die dat niet konden.

Geen van de genen geassocieerd met kopregeneratie was actief in de staarthelften van die wormen die slechts gedeeltelijk regenereerden, vonden de studies. "Het was alsof het [staart] stuk nooit de beslissing nam om het hoofd te regenereren," vertelde Rink WordsSideKick.com.

Vervolgens blokkeerden de onderzoekers de moleculaire signalen die de staartregeneratie veroorzaken kunstmatig. Dientengevolge, konden de wormen die eerder het vermogen ontbeerde om hoofden te regenereren nieuwe groeien.

De planaire soort Dendrocoeulum lacteum is niet in staat om een ​​verloren hoofd te regenereren. Dit monster was echter genetisch gemodificeerd - de hergroei van het hoofd werd opnieuw geactiveerd.

De planaire soort Dendrocoeulum lacteum is niet in staat om een ​​verloren hoofd te regenereren. Dit monster was echter genetisch gemodificeerd - de hergroei van het hoofd werd opnieuw geactiveerd.

Credit: MPI-CBG, Dresden

Het idee dat het interfereren met een enkel gen de blokkering van de regeneratie van het hoofd zou kunnen overwinnen, was een grote verrassing, zei Phillip Newmark, een ontwikkelingsbioloog aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign en leider van een van de andere onderzoeken.

Rink ging akkoord. "Om dit proces kunstmatig te induceren, zou je denken dat je tegelijkertijd honderd knoppen moet twiddle - maar misschien moet je maar een paar knoppen twiddlepen," zei hij.

Er kunnen zelfs platwormen worden gemaakt om een ​​tweede kop te laten groeien in plaats van een staart, en elke kop regelt de helft van het lichaam. Of je kunt een worm maken zonder hoofd en twee staarten, waardoor je je afvraagt ​​waarom ze een brein nodig hebben, zei Rink.

Krachten van regeneratie

De teams kunnen alleen speculeren over de vraag waarom sommige soorten platwormen natuurlijk van nature kunnen regenereren, maar andere soorten wormen niet. Er kunnen afwegingen zijn om het vermogen tot regeneratie te voltooien, aldus de onderzoekers. Rink speculeerde dat sommige platwormen regeneratie gebruiken als een methode van aseksuele voortplanting. "Het dier hecht zich aan de oppervlakte en het hoofd" loopt weg "," zei hij. Andere platwormen kunnen zich concentreren op het produceren van eieren voor seksuele reproductie, ten koste van hun vermogen om te regenereren.

Neurobiologe Alejandro Sánchez Alvarado, die niet bij een van de onderzoeken betrokken was, zei dat de bevindingen belangrijk zijn voor het inzicht van wetenschappers in regeneratie bij platwormen en de evolutie van het fenomeen. "De vraag blijft of dit type modulatie wel of niet het verlies of de winst van regeneratieve capaciteiten bij andere dieren dan [platwormen] verklaart," zei Sánchez Alvarado, een neurobioloog bij het Stowers Institute for Medical Research in Kansas City, Mo.

Andere dieren, zoals bepaalde soorten salamanders en vissen, kunnen ook ledematen regenereren. Maar het is nog niet duidelijk of ze dezelfde "blauwdruk" gebruiken voor regeneratie of dat ze hun vaardigheden onafhankelijk hebben ontwikkeld, zei Rink.

Het is verleidelijk om te vragen of mensen baat kunnen hebben bij deze onderzoeken naar weefselregeneratie. Maar mensen verschillen heel erg van platwormen en hebben niet het vermogen om gedeeltelijk te regenereren zoals de wormen dat doen.

"Onderzoek naar hoe we de principes van deze studies kunnen vertalen naar die van zoogdierregeneratie, zou interessant zijn en uiteindelijk gunstig zijn voor de ontwikkeling van regeneratieve geneeskunde [bij de mens]", zei Mayumi Ito, hoogleraar dermatologie aan de NYU School of Medicine, die niet betrokken bij de studies.

De bevindingen van de drie groepen werden vandaag (24 juli) online vastgelegd in het tijdschrift Nature.

Volgen Tanya Lewis op tjilpen en Google+. Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Origineel artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: SCP-682 Termination Log | SCP Foundation Experiment Log T-98816-OC108/682.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com