Ученые нашли червей, которые развили способность регенерировать целую голову

Международная группа исследователей обнаружилf, что как минимум четыре вида морских ленточных червей независимо развили способность отращивать голову после ампутации.

Регенерация ампутированных частей тела встречается редко, но существует во всем животном мире — от саламандр, пауков и морских звезд, которые могут вырастить придатки до ленточного червя, который может регенерировать себя из небольшого кусочка ткани. Но регенеративные способности, как широко предполагалось, были древней чертой, которую некоторым видам удалось сохранить, в то время как большинство других утратило ее в течении эволюции.

Новое исследование, которое было опубликовано 6 марта 2019 года, переворачивает это предположение с ног на голову. В ходе исследования 35 видов морских ленточных червей биологи обнаружили, что способность восстанавливать целую голову, включая мозг, относительно недавно развилась у четырех различных видов.

«Это означает, что когда мы сравниваем группы животных, мы не можем предположить, что сходство в их способности к регенерации является старым и отражает общую родословную», — говорят ученые. «Мы должны быть более осторожными при сравнении результатов регенерации у разных групп животных».

Все животные имеют некоторую степень регенеративной способности. Даже у людей заново восстанавливается поврежденная кожа поверх раны. Тем не менее, линии животных, которые расходились очень рано в эволюционной истории — такие как губки, гидроидные полипы и гребневики — часто способны вырастить целых особей даже из маленьких ампутированных частей. Поскольку животные развивались с большей сложностью, регенеративные способности стали менее существенными и распространенными.

Оценка того, где и когда произошли изменения регенеративных способностей на древе жизни, имеет основополагающее значение для понимания того, как происходит регенерация и какие факторы влияют на эту черту.

До настоящего времени научное понимание эволюции регенерации основывалось исключительно на исследованиях животных, которые утратили регенеративные способности. Это потому, что все известные улучшения регенеративных способностей произошли слишком далеко в прошлом для сравнительных исследований.

Новое исследование представляет четкую документацию о животных, приобретающих регенеративные способности, и может пролить свет на характеристики, необходимые для развития этой черты.

Чтобы провести исследование, биологи собирали ленточных червей вдоль берегов США, Аргентины, Испании и Новой Зеландии с 2012 по 2014 год. Они провели эксперименты по регенерации 22 видов, разделив их пополам и наблюдая за их способностью к регенерации. Они также получили информацию о 13 других видах морских ленточных червей из предыдущих исследований.

Все виды были в состоянии восстановить свою заднюю часть. Только восемь видов смогли вырастить свои головы и восстановить целую особь только из задней части тела. Четыре из них были известны из предыдущих исследований и четыре были новыми.

Более удивительным, чем количество ленточных червей, способных вырастить головы, было то, что большинство из них не могли этого сделать. Исследования, проведенные в 1930-х годах над ленточным червем Lineus sanguineus, показали, что он является чемпионом в области регенерации животных, способным успешно вырастить все тело и голову от эквивалента всего лишь двухсот тысячных долей особи. (Для сравнения — человек весом 70 кг регенерировал бы с 0,3 грамма ткани).

Естественное предположение состояло в том, что это была древняя черта, переданная от общего предка, и что некоторые ленточные черви начали терять ее по мере расхождения видов. Тем не менее, с их обзором 35 видов, исследователи реконструировали эволюционный паттерн регенерации по всему типу и обнаружили, что это была недавно развитая способность, даже среди супер-регенераторов, таких как Lineus sanguineus.

«Предполагается, что предок этой группы червей был неспособен регенерировать голову, но четыре отдельные группы впоследствии развили эту способность», — говорят биологи. «Предполагается, что такая способность возникла всего 10–15 миллионов лет назад».

С точки зрения эволюции, это совсем недавняя история, учитывая, что регенеративные способности, как считается, впервые развились до кембрийского периода более 500 миллионов лет назад.

Eduardo E. Zattara et al, A phylum-wide survey reveals multiple independent gains of head regeneration in Nemertea, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2019). DOI: 10.1098/rspb.2018.2524