Биологи узнали, как аксолотль регенерирует мозг
Аксолотль — амфибия, способная к размножению в форме личинки — обладает потрясающими возможностями к регенерации. В новой статье ученые выяснили молекулярные механизмы, благодаря которым аксолотлю удается восстанавливать мозг даже после удаления его значительной части.
Аксолотль — животное удивительное уже само по себе, ведь оно представляет собой неотеническую форму бесхвостой амфибии амбистомы (Ambystoma mexicanum). Это означает, что в процессе эволюции аксолотли научились размножаться, задерживаясь на личиночной стадии развития и обходясь без метаморфоза, который превращает их во взрослую особь.
Однако уникальная амфибия имеет и другую «суперспособность» — речь идет о ее фантастической регенерации. Аксолотлю ничего не стоит не только заживить тяжелые раны, но и отрастить утраченные конечности, хвост, сердце и даже мозг. В том числе поэтому этот родич саламандр оказался популярным объектом биологических исследований.
В то же время популярность среди владельцев террариумов аксолотль приобрел благодаря экзотическому виду и очень симпатичному «выражению» морды.
В новой статье для ведущего научного журнала Science ученые описывают молекулярные механизмы регенерации аксолотля, а именно — его поврежденного мозга. По этому случаю его фото даже красуется на обложке этого престижного издания.
Сама возможность амфибии к воссозданию наиболее сложного органа — не новость: о ней биологи узнали еще в далеком 1964 году. Тогда удалось показать, что крупному аксолотлю не страшна потеря части мозга (даже довольно крупной), ведь она довольно быстро восстанавливается.
В то же время биологи полагали, что аксолотль не может в полной мере воссоздать структуру утраченных тканей мозга.
Этим вопросом занялись авторы новой публикации — исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (Швейцария) и Института молекулярной патологии (Австрия), которые изучают процесс регенерации тканей на молекулярном уровне. В данном случае их интересовало, сможет ли аксолотль создать заново все те различные типы клеток, которые имелись в удаленной части его мозга, — то есть будет ли новый орган структурно полноценным.
К проблеме авторы подошли основательно — ранее они даже опубликовали анатомический атлас мозга этой амфибии. В итоге стало известно много нового и о причинах ее регенеративной способности, и об эволюционном прошлом вида Ambystoma mexicanum.
Чтобы точно знать, с какими тканями и клеткам они имеют дело и получить картину происходящего в высоком разрешении, биологи обратились к методу транскриптомики одиночных клеток (single-cell RNA sequencing, scRNA-seq).
В отличие от изучения морфологии нейронов и даже их биохимических маркеров, эта методика чрезвычайно точна. В разных клетках в определенный момент времени работают конкретные гены — об этом позволяют судить молекулы РНК, которые анализируют при помощи scRNA-seq.
Ранее эта передовая методика применялась к рыбам, пресмыкающимся, мышам и людям, но не амфибиям — и новая публикация восполнила пробел.
Авторы сосредоточили свое внимание на определенной части мозга, так называемом конечном мозге, или теленцефалоне. У человека и других млекопитающих к этому отделу относят большие полушария, ответственные за самые сложные поведенческие и когнитивные функции.
В процессе эволюции теленцефалон претерпел сильные изменения — стал намного больше и сложнее. Однако у всех позвоночных он имеет общее происхождение, поэтому, изучая его развитие на примере аксолотля, мы узнаем и об эволюции мозга человека.
Транскриптомику одиночных клеток авторы применили к различным клеткам в конечном мозге, включая недифференцированные, нейробласты. Они либо воспроизводят сами себя, либо становятся новыми нейронами — иными словами, благодаря им нервные клетки успешно восстанавливаются.
Итак, биологи выяснили, какие именно гены активны в клетках-предшественниках, когда те превращаются в нейроны. Оказалось, такая дифференциация происходит через стадию особых промежуточных клеток, о которых ранее не было известно. После удаления части конечного мозга аксолотля ученые наблюдали его регенерацию в течение 12 недель и отмечали появление новых популяций клеток по характерным паттернам экспрессии генов в них.
Выяснилось, что аксолотль и правда успешно и в полной мере восстанавливает ткани поврежденного и даже частично утраченного мозга — для этого у амфибии имеется сложная и многостадийная регуляция процесса регенерации мозга.
На первой стадии регенерации увеличивается число клеток-предшественниц, часть из них инициирует заживление раны. На второй — эти клетки начинают дифференцироваться в нейробласты. На третьей, завершающей стадии нейробласты дают начало специализированным клеткам, которые в точности соответствуют исходным нейронам — и аксолотль возвращает себе полноценный мозг.
Telegram 
Дзен 
VK Каждый год на месторождениях происходят десятки плановых остановок скважин для ремонта или профилактики. Чтобы во время простоев предотвратить выброс нефти и газа на поверхность, скважины глушат и закачивают в них специальные жидкости, в качестве которых нередко используют обратные эмульсии. Раньше считалось, что они безвредны и легко удаляются, поэтому, когда после глушения проницаемость уменьшалась, это списывали на другие факторы — например, отложение парафинов. Комплексно не изучалось, как именно эти составы влияют на снижение добычи. Ученые Пермского Политеха изучили обратные эмульсии и впервые объяснили, как они влияют на проницаемость горных пород. Проведенное исследование позволяет заранее определить, насколько опасен тот или иной состав и какой способ очистки сработает лучше. Это поможет нефтяным компаниям минимизировать потери добычи и избежать дорогостоящих восстановительных работ.
Современные авиационные материалы должны быть легкими и сверхпрочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки. Для этого в основной металл добавляют другие металлы — их называют легирующими элементами. Они помогают создать сложную внутреннюю структуру: микроскопические кристаллы (зерна), границы между ними и мелкие включения. Именно эти включения могут значительно повысить прочность сплава. Ученые Пермского Политеха создали математическую модель, которая показывает, как такие частицы влияют на поведение материала и внутри зерен, и на их границах. Реакция сплава на экстремальные нагрузки зависит от того, как расположены элементы структуры, а также от размера и состава включений. Модель поможет ускорить разработку новых сплавов: инженеры смогут заранее, на этапе проектирования, оценивать поведение материала и подбирать структуру, которая обеспечит нужные прочность, пластичность и долговечность.
Шведские и испанские биологи выяснили, что жизненный цикл красношейных козодоев строго подчиняется фазам Луны. В полнолуние эти ночные птицы активно охотятся и набирают вес, а в темные ночи новолуния сталкиваются с дефицитом энергии и впадают в легкое оцепенение. Колебания освещенности управляют не только ежедневным метаболизмом птиц, но и датами сезонных миграций и размножения.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии