Задумывались ли вы
когда-нибудь над тем, что хотя на Земле живет несколько миллиардов людей,
каждый из которых отличается своей только ему присущей внешностью, голосом,
отпечатками пальцев, каждый из нас, тем не менее, построен и развивается по типовому шаблону - "Человек - Homo
sapiens". Каждый из нас уникальный шедевр сложнейшей архитектуры,
созданный великим прорабом по имени Морфогенез. О том, как работает морфогенез, большинство из нас не имеет
ни малейшего представления. Но есть пытливые умы, которые пытаются разгадать
секреты его искусства. Помочь ученым проникнуть в тайны морфогенеза может
обыкновенная плодовая мушка - Дрозофила.
Всего 9 дней длится магия превращения яйца во взрослую муху. За это время
крошечная клеточка - оплодотворенная яйцеклетка - строит из себя летательный
аппарат, состоящий из многих
миллионов частей (клеток), каждая из которых выполняет свою, именно ей
предназначенную функцию, четко согласуя ее с общим планом действий. Волшебство,
которому мог бы позавидовать джин из сказок про Алладина, мы можем исследовать,
размножая дрозофилу. Многого для этого не надо: широкие пробирки с питательной
средой, закрытые ватным тампоном, термостат чтобы поддерживать необходимую
температуру и бинокулярный микроскоп. Не
удивительно поэтому, что дрозофила стала одной из самых распространенных моделей
для изучения тайн живой природы ([1]).
Другой распространенной моделью для
изучения морфогенеза является аквариумная рыбка Данио-рерио (zebrafish), принадлежащая к роду Данио семейства Карповых. Эта
пресноводная тропическая рыбка, имеющая яркий, полосатый рисунок, не случайно
выбрана исследователями. Дело в том, что она обладает способностью при
регенерации плавников восстанавливать не только форму и структуру, но и
цветовой рисунок удаленного плавника. Наблюдение за восстановлением пигментных клеток
этой рыбки позволило сделать немало важных выводов о механизмах регенеративного морфогенеза.
Самой
удивительной способностью к регенерации среди позвоночных обладает класс
земноводных, иначе называемый классом амфибий. Он делится на две основные группы:
хвостатые амфибии (саламандры) и
безхвостые (лягушки и жабы).
Саламандры – группа амфибий, которые не
теряют хвоста в процессе метаморфоза
(гр. Metamorphosis), т.е. перехода из одной формы развития в другую,
выражающейся в резком изменении строения животного. Некоторые виды саламандр способны к неотении (фр. Neotenie), т.е. к
способности достигать половой зрелости и размножаться в стадии личинки.
Особенностью неотенических амфибий является очень быстрая регенерация по
сравнению со взрослыми животными. Так, если саламандре для того чтобы
восстановить конечность требуется несколько месяцев, то у мексиканского
аксолотля на это уходит всего 3-4 недели.
Амфибий легко размножать в условиях
лаборатории, их содержание не требует больших затрат. На них легко проводить
микрохирургические операции. Раны их заживают очень быстро, не требуя наложения швов и особых хлопот по
послеоперационному уходу. Результаты регенерации обычно видны уже через одну
две недели (Song, Stocum 2010[2]).
Удобной и общедоступной моделью является
также цыпленок. Для его выращивания из яиц требуется только термостат -
инкубатор.
2.1. Регенерация тканей у винной мушки Drosophila
2.1(а) Морфогенез компартментов у винной мушки Drosophila
[1] Kango-Singh, M. and Singh, A.
(2009), Regulation of organ size: Insights from the Drosophila Hippo signaling pathway. Developmental Dynamics,
238: 1627–1637. doi: 10.1002/dvdy.21996
[2]
Fengyu Song, Bingbing Li, and David L Stocum (2011) Amphibians as
research
models for regenerative medicine.
Organogenesis. 2010 Jul–Sep; 6(3): 141–150