Уяви істоту, яка втратила голову — і замість того, щоб назавжди зникнути, вирощує нову. З очима, нервовою системою та мозком. Це не персонаж фантастичного фільму. Це планарія — маленький плоский черв’як, у якого природа зберегла одну з найдивовижніших здатностей тваринного світу.

Планарії живуть переважно у прісній воді: під камінцями, серед водяних рослин, у затінених місцях. На вигляд вони досить непоказні: пласке видовжене тіло, м’які краї, дві темні очні плями. Проте якщо подивитися не на їхню зовнішність, а на клітини, відкриється майже неймовірна історія.

Тіло, яке пам’ятає свою форму

У деяких видів планарій відрізана частина тіла здатна відновити те, чого бракує. Фрагмент, у якому немає голови, формує нову голову. Частина без хвоста відрощує хвіст. А достатньо великий життєздатний фрагмент іноді може перетворитися на цілу, хоч спочатку й меншу, тварину.

Ідеться не про просте загоєння рани. Організму потрібно відновити правильне розташування тканин: де буде передня частина, де задня, де мають з’явитися очі, нервові вузли, м’язи та кишківник. У добре вивченої Schmidtea mediterranea відновлення голови може тривати приблизно один-два тижні — залежно від умов і характеру пошкодження.

Необласти: будівельники нового життя

Головні герої цієї історії — необласти, особливі стовбурові клітини. Вони зберігаються в дорослому організмі й можуть давати початок багатьом типам клітин, потрібним для заміни тканин. Серед необластів дослідники виявили клітини з надзвичайно широкими можливостями перетворення.

Після втрати частини тіла клітини починають активніше ділитися. Поблизу рани виникає світліша ділянка нової тканини — бластема. Але сама по собі велика кількість клітин ще не пояснює диво. Адже з будівельних матеріалів можна зробити що завгодно — потрібно знати, що саме будувати.

Хто підказує, де виросте голова?

У планарії існує своєрідна система просторових підказок. Значна частина цих сигналів пов’язана з м’язовими клітинами, які передають інформацію про положення тканин у тілі. Після поранення сигнали змінюються, і необласти отримують «вказівки», які саме клітини необхідно утворити.

У регуляції напрямку розвитку важливу роль відіграють сигнальні шляхи, зокрема Wnt. Спрощено кажучи, різні поєднання сигналів допомагають визначити, чи належить відновлювати передній кінець із головою, чи задній — із хвостом. Це не свідоме рішення хробака, а складна робота генів, клітин і молекул.

Найцікавіше, що тіло не просто додає відсутню частину. Старі тканини також перебудовуються, щоб нова, зменшена тварина знову мала правильні пропорції.

Безсмертна? Не зовсім

Планарій нерідко називають «безсмертними черв’яками», але це красиве перебільшення. Їх можна вбити, вони залежать від умов середовища, а здатність до регенерації відрізняється між видами. Навіть фантастичне відновлення тіла не означає, що будь-який крихітний шматочок обов’язково виживе.

І ще одна важлива межа: якщо планарія відновила голову, це не доводить, що новий мозок автоматично зберігає всі спогади попереднього. Такі питання потребують окремих ретельних досліджень.

Чому планарію вивчають люди?

Ми теж уміємо відновлювати деякі тканини: шкіра загоюється, печінка має значний запас відновлення. Але виростити нову руку або голову людина не здатна. Планарія допомагає вченим дослідити, як стовбурові клітини координують відновлення органів і чому в різних тварин ці можливості настільки неоднакові.

Ці знання важливі для фундаментальної біології й потенційно для регенеративної медицини. Однак прямого способу «увімкнути регенерацію планарії» в людини наука поки що не має.

І ось головна загадка FAUNIGMA: якщо деякі тварини здатні заново зібрати складне тіло, чому еволюція не подарувала цього вміння всім? Можливо, найбільша таємниця планарії — не те, як вона відновлюється, а чому ми так не можемо.

Наукові джерела

• P. W. Reddien (2022). Positional Information and Stem Cells Combine to Result in Planarian Regeneration.
• P. W. Reddien (2018). The Cellular and Molecular Basis for Planarian Regeneration.
• Reddien & Sánchez Alvarado (2004). Fundamentals of Planarian Regeneration.

Схожі історії: 2 + 1

Ще два дива тіла: Аксолотль — тварина, яка відмовилася дорослішати та Голотурії — тихі садівники океанської безодні.

І несподіване запитання: Де починається тварина?

Фото: Claire G. Stevenson і Wendy Scott Beane (2010), Wikimedia Commons, ліцензія CC BY 2.5. FAUNIGMA · Дивовижний світ тварин.