水母如何在幾天內(nèi)再生出有功能的觸手

克拉多尼瑪水母大約有小指指甲大小，可以在兩到三天內(nèi)再生斷掉的觸手，但如何再生呢?包括蠑螈和昆蟲在內(nèi)的各種物種的功能組織再生依賴于形成芽基的能力，芽基是一團未分化的細胞，可以修復(fù)損傷并長成缺失的附屬物。

水母以及其他刺胞動物，例如珊瑚和海葵，表現(xiàn)出很高的再生能力，但它們?nèi)绾涡纬申P(guān)鍵的芽基至今仍然是個謎。

日本的一個研究小組發(fā)現(xiàn)，干細胞樣增殖細胞(正在積極生長和分裂，但尚未分化為特定細胞類型)出現(xiàn)在受傷部位，并有助于形成胚基。

研究結(jié)果發(fā)表在PLOSBiology上上。

“重要的是，芽基中的這些干細胞樣增殖細胞與觸手中的常駐干細胞不同，”東京大學(xué)藥學(xué)研究生院講師YuichiroNakajima說。“修復(fù)特異性增殖細胞主要有助于新形成觸手的上皮(薄外層)。”

中島說，觸手內(nèi)部和附近存在的常駐干細胞負責(zé)在穩(wěn)態(tài)和再生過程中產(chǎn)生所有細胞譜系，這意味著它們維持和修復(fù)水母一生中所需的任何細胞。修復(fù)特異性增殖細胞僅在受傷時出現(xiàn)。

中島說：“駐留干細胞和修復(fù)特異性增殖細胞共同作用，可以在幾天內(nèi)快速再生功能性觸手。”他指出，水母利用觸手捕獵和進食。

第一作者藤田宗介(SosukeFujita)是藥學(xué)研究生院與中島同一實驗室的博士后研究員，他表示，這一發(fā)現(xiàn)告訴研究人員如何了解不同動物群體之間胚基形成的差異。

“在這項研究中，我們的目的是解決芽基形成的機制，使用刺胞動物水母Cladonema的觸手作為非兩側(cè)對稱動物或在胚胎發(fā)育過程中不形成兩側(cè)或左右兩側(cè)的動物的再生模型，”藤田解釋說，這項工作可能會從進化的角度提供見解。

例如，蠑螈是能夠再生四肢的兩側(cè)對稱動物。它們的四肢含有僅限于特定細胞類型需求的干細胞，這一過程似乎與在水母中觀察到的修復(fù)特異性增殖細胞類似。

Fujita表示：“鑒于修復(fù)特異性增殖細胞與兩側(cè)對稱蠑螈四肢中的限制性干細胞類似，我們可以推測修復(fù)特異性增殖細胞形成的芽基是動物進化過程中復(fù)雜器官和附肢再生獨立獲得的共同特征。”說。

然而，在芽基中觀察到的修復(fù)特異性增殖細胞的細胞起源仍不清楚，研究人員表示，目前用于研究起源的工具太有限，無法闡明這些細胞的來源或識別其他不同的干細胞樣細胞。細胞。

Nakajima說：“引入能夠追蹤特定細胞譜系并在Cladonema中進行操作的遺傳工具至關(guān)重要。”“最終，了解包括水母在內(nèi)的再生動物的芽基形成機制，可能有助于我們識別提高我們自身再生能力的細胞和分子成分。”

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