Hydra viridissima. (Peter Schuchert) 
Na takéto jednoducho vyzerajúce a ľahko prehliadnuteľné stvorenia má hydra určite neuveriteľné schopnosti – vrátane absurdnej schopnosti nechať si narásť hlavu, ak im sťatú hlavu.
Títo bezstavovcov sladkovodných živočíchov sú tiež jedným z najbližších príkladov nesmrteľnej bytosti, ktoré máme. Pokiaľ nie je dôkladne zničená v tráviacom systéme predátora alebo skonzumovaná ohňom, stonka hydry bunky sa môžu replikovať donekonečna .
Hydra sa dokáže po roztrhaní do značnej miery vzkriesiť – aspoň tak dlho päť buniek organizujúcich hlavu zostáva nedotknutých presiaknu si cestu k sebe, spoja sa a začnú organizovať zvyšok zostávajúceho zmätku buniek späť do tela.
(Ulrich Technau, PNAS, 2000)
Hore: Vyčistené hydra bunky, ktoré sa časom znovu vytvoria s novými bunkami organizéra hlavy (modré).
Tieto neuveriteľné vlastnosti dlho priťahovali pozornosť vedcov, ale stále je toho veľa o tom, ako fungujú, čo zostáva záhadné.
Hydra 10-20 mm, ktorá je súčasťou kmeňa zvierat cnidaria, ktorý zahŕňa medúzy, koraly a morské sasanky, žije v sladkovodných tropických a miernych prostrediach.
Ich drobné, želatínové červivé telá majú na jednom konci štipľavé chápadlá podobné sasanke a na základni jedinú hrubú bazálnu nôžku, ktorá vylučuje lepkavú látku na priľnutie k povrchu. Rovnako ako všetky cnidaria, ich telesný plán je radiálne symetrické , na rozdiel od našich vlastných obojstranná symetria .
Na konci hlavy hydry, medzi prstencom chápadiel, je jej kopulovitý hypostóm – štruktúra, ktorástane sa ich ústami, keď sa roztrhnújesť. Keď sa bunky nepoužívajú, tesnia sa späť k sebe a v tej istej štruktúre sa zvyčajne nachádza 50 až 300 buniek organizéra hlavy.
Tieto bunky diktujú, že ich susedia by mali mať formu hlavových buniek - signalizujúce, ktorá bunka by mala tvoriť hypostóm a ktorá by sa mala stať súčasťou chápadiel.
Ak je hydra rozseknutá na dve časti, kdekoľvek v hornej tretine, zostávajúce časti tela vyrastie viac organizačných buniek , ktorý potom zvieraťu zariadi lesklú novú hlavu.
Tieto príkazové bunky sa tiež prirodzene objavujú pozdĺž tela hydry, keď pučí, a rozmnožujú sa nepohlavne.
Hydra s tromi pučiacimi klonmi. (micro_photo/iStock/Getty Images Plus)
Aby ste pochopili tieto mýtické sily hydry Biológ z Kalifornskej univerzity Aide Macias-Muñoz a kolegovia sa bližšie pozreli na genetiku hydry, pričom porovnali génovú expresiu počas regenerácie hlavy a pučania. Zmapovali, ktoré oblasti genómu boli otvorené pre génovú expresiu v hypostóme a pučiacich tkanivách.
Predchádzajúci výskum naznačil epigenetika Sú zapojené viaceré vývojové dráhy, čo sa týka toho, ako sú gény v týchto dráhach regulované. Zásahy s niektorými regulačnými génmi môžu priniesť nejaké bizarné výsledky, ako napr niekoľko hlavových organizátorov pozdĺž tela hydry .
'Jedným vzrušujúcim zistením tejto práce je, že programy regenerácie hlavy a pučiacich programov v Hydre sú úplne odlišné,' hovorí Macias-Muñoz.
„Aj keď je výsledok rovnaký (hlava hydry), génová expresia je počas regenerácie oveľa variabilnejšia. Dynamickú génovú expresiu sprevádza dynamická remodelácia chromatínu na miestach, kde sa viažu vývojové transkripčné faktory.'
Inými slovami, lešenie, okolo ktorého sa DNA navíja kvôli štruktúre – jej chromatín – sa otvára v týchto oblastiach, aby umožnilo bunkám využívať tieto vývojové gény.
Mnohé z týchto 2 870 oblastí genómu – identifikované ako „používané“ v organizačných bunkách počas regenerácie hlavy – zahŕňajú zosilňovacie gény, ktorých produkty pomáhajú riadiť ďalšie vývojové procesy.
Tieto zistenia naznačujú, že tieto komplexné vývojové zosilňovače boli prítomné predtým, ako sa Cnidaria evolučne oddelila od skupiny zvierat, ktoré sú obojstranne symetrické (vrátane nás), pred 600 miliónmi rokov, vysvetľuje Macias-Muñoz.
Tím tiež našiel jednu rodinu génov podieľajúcich sa na regenerácii hlavy tzv Fos , čo sa prejavuje aj v regeneračných procesoch u iných druhov, vrátane rýb, mlokov a myší.
Genómy cnidariánov, ako je hydra, sú prekvapivo podobné našim, najmä v génoch kódujúcich proteíny, čo znamená, že jasné rozdiely v našej morfológii sú pravdepodobne spôsobené tým, ako sú gény regulované, vysvetľujú výskumníci.
Ukázalo sa, že regulačné zosilňovače génov sa vyvíjajú rýchlejšie ako iné kódujúce sekvencie u cicavčích modelových zvierat, čo môže naznačovať dôležitý mechanizmus, ktorý riadi zmeny a diverzitu počas dlhých evolučných období.
„Štúdium cnidariánov preto poskytuje potenciálne príležitosti na objasnenie kľúčových aspektov [zvieracej] evolúcie, ako je vytvorenie [dvojstranného] telesného plánu a nervového systému. tím napísal vo svojom príspevku .
Pozoruhodná schopnosť hydry dorásť si vlastnú hlavu je určite veľkolepým príkladom sily epigenetiky.
Tento výskum bol publikovaný v r Biológia a evolúcia genómu .