Zašto je tako malo vrsta u stanju da regeneriše oštećene ili nedostajuće delove tela, iako regeneracija može izgledati kao očigledna prednost preživljavanja? Istraživači sa Instituta Maks Plank (MPI) za multidisciplinarne nauke u Getingenu u Nemačkoj i kolege sada su pronašli moguće objašnjenje u planarnim ravnim crvima. Analizirajući sposobnosti regeneracije glave u velikoj kolekciji planarnih vrsta, otkrili su da ovi kapaciteti uveliko variraju i zavise od toga kako se različite vrste razmnožavaju.
Višeglavo čudovište Hidra bilo je tako zastrašujuće, jer bi izraslo dve nove glave za svaku odsečenu glavu. Dok je Hidra mit, životinje koje mogu da regenerišu delove tela takođe postoje u stvarnom svetu. U stvari, neke vrste planarija su pravi majstori regeneracije. Čak i kada se iseče na mnogo malih komada, svaki komad se ponovo regeneriše u potpunog crva. Druge planarske vrste, međutim, ne mogu da regenerišu nedostajuće ili oštećene organe ili tkiva.
„Čini se da je regeneracija izuzetak u životinjskom carstvu, iako bi trebalo da bude velika prednost za opstanak. Zanima nas zašto toliko životinja, uključujući ljude, nema ovu sposobnost“, objašnjava Jochen Rink, direktor MPI za multidisciplinarne nauke.
Sa više od 40 vrsta, Rinkovo odeljenje održava najveću svetsku kolekciju planarija. „Zahvaljujući našoj kolekciji, možemo sistematski upoređivati regenerativne kapacitete vrsta u standardizovanim laboratorijskim uslovima“, kaže ćelijski biolog. Mali beskičmenjaci u Rinkovoj grupi dolaze iz celog sveta, mogu se naći u barama, potocima, na kopnu, ili čak u moru, i plen manjim stanovnicima njihovih različitih ekoloških niša.
U najvećoj komparativnoj studiji planarijaca do sada, koja je takođe uključivala Kristofa Blajdorna i Feliksa Talena sa Instituta za zoologiju i antropologiju Johan-Fridrih-Blumenbah na Univerzitetu u Getingenu i kolege iz Nemačke, Australije, Austrije, Brazila i Španije, istraživači istraživali su sposobnost 36 vrsta planarija da regenerišu svoje glave.
„Pronašli smo tri grupe“, kaže Mikel Vila-Fare, prvi autor studije objavljene u časopisu Prirodna ekologija i evolucija. „Prva grupa ima malu ili nikakvu sposobnost regeneracije, druga ima ograničenu sposobnost da zameni delove tela, a treća ima pouzdanu regeneraciju glave. Ove razlike čine evolucionu istoriju regeneracije glave kod planarijanaca posebno zanimljivom.“
Istraživači su zatim rekonstruisali u kom trenutku evolucije su se različite vrste razvile ili izgubile sposobnost da regenerišu svoje glave. Koristeći analizu filogenetskog stabla na osnovu genetskih markera, otkrili su da je evolucija regeneracije glave bila neočekivano dinamična.
Vila-Farre kaže: „Sposobnost ponovnog rasta organa i tkiva evoluirala je nekoliko puta nezavisno kod različitih planarija, a neke vrste su je čak izgubile tokom vremena. Međutim, izgleda da je ograničeni ili odsutan regenerativni kapacitet zasnovan na istom molekularnom mehanizmu.
Rinkov tim je već iz prethodnih eksperimenata znao da molekularni signali imaju značajan uticaj na sposobnost regeneracije. Direktor Maks Plank objašnjava: „U planarnoj regeneraciji, specifičan signalni put deluje kao molekularni prekidač.“
Ako je uključen takozvani Vnt signalni put, pokreće se regeneracija repa. Kada je prekidač isključen, uvek se formira glava. Kada su naučnici inhibirali Vnt put kod različitih planarnih vrsta, njihova sposobnost regeneracije se poboljšala. Čak su i vrste sa ograničenom regeneracijom, kao što je australijska vrsta Cura pinguis, mogle da formiraju nove strukture nalik na glavu.
Istraživači su pokazali da Vnt signalizacija takođe igra važnu ulogu u formiranju i održavanju reproduktivnog sistema. Tim je proučavao sojeve planarske vrste Schmidtea mediterranea koji se razmnožavaju ili aseksualno ili seksualno.
„Planarijanci koji se razmnožavaju aseksualno se dele na dva dela koja se oba regenerišu. Ove vrste se oslanjaju na regeneraciju da bi se razmnožavale“, objašnjava Vila-Fare. Nasuprot tome, vrste sa ograničenim regenerativnim kapacitetom razmnožavaju se skoro isključivo seksualno. To znači da polažu jaja i ne moraju da regenerišu delove tela da bi se razmnožavali. Ovo je u skladu sa nalazima tima: Vnt signalni put je bio mnogo aktivniji u seksualnom soju Schmidtea mediterranea.
Naučnici pretpostavljaju da viši nivoi Vnt signalizacije promovišu formiranje testisa i žumanca, ali na račun regenerativnog kapaciteta, jer to zavisi od inhibicije Vnt puta.
„Interakcije između Vnt signalnog puta i reproduktivnog sistema mogu stoga odrediti povećanje ili gubitak regenerativnog kapaciteta kod različitih planarnih vrsta“, kaže Rink.
„Sumnjamo da se regenerativni kapacitet kod planarijanaca nije razvio u svrhu ‘popravljanja’ rana, već u svrhu aseksualne reprodukcije kroz deobu. Ovo pruža moguće objašnjenje zašto su planari sa i bez sposobnosti regeneracije evoluirali u prirodi.“
