Ученые наконец-то узнали где у червяка хвост, и, главное, как регенерирует именно хвост, а не ещё одна голова.
Когда клетки делятся в зрелом организме, то они ориентируются по микроокружению: эта сторона примкнет к стенке сосуда, эта к левой соседке, эта к правой, чтобы вместе держаться...
Это называется "поляризация" клетки. Особенно важно для нейронов.
А как определить клеткам эмбриона, кому расти в будущую голову, а кому в крылья, ноги или, главное - хвост?
Клетки эмбриона используют физико-химические сигналы: градиенты концентрации веществ, в том числе различных РНК, а ещё биоэлектрические поля и механическое натяжение.
Чтобы в этом разобраться, ученые придумали пространственно-временную транскриптомику: так мы не только считываем все РНК с разных клеток, чтобы узнать, какие гены там работают, но и сохраняем данные на карте координат тела и оси времени (потому что в разное время включаются разные гены).
Когда клетка эмбриона понимает своё положение (по уровню каких-то морфогенов - то есть белков, РНК, всяких сигналов и физических сил), она включает строго определенный "архитектурный" ген из семейства Hox-генов.
Это гены-прорабы. Например, если включается Hox1, клетка строит элементы головы. Если Hox10 - элементы ног или хвоста.
Если у мушки дрозофилы искусственно включить «ножной» Hox-ген в клетках головы, у нее вместо усов вырастут лапы.
До появления этого метода биология развития была похожа на попытку понять сюжет фильма по отдельным случайным кадрам.
Сегодня за счёт знаний о таких "морфогенетических градиентах" ученые пытаются понять, как в теле червяка формируются сигналы для регенерации именно хвоста, а не ещё одной головы.
Например, стало ясно, что восстановление пространственной карты генов происходит не плавно, а через колебания - сначала система "перебарщивает" с сигналом, а потом постепенно стабилизируется и приходит в норму, определяясь с тем что есть, а что потеряно и куда расти.
Это пригодится и для нашей регенерации.
