Просто интересное Студенты делали презентацию про регенерацию: мол, почему у аксолотля ампутированные конечности отрастают, а у человека нет? Студенты ничего не поняли, но меня это заставило покопаться в не очень хорошо мне знакомом биологическом вопросе, что всегда интересно.
Почему у аксолотлей регенерация есть, а у нас, млекопитающих, нет? Для начала надо уточнить, что вопрос количественный, а не качественный. Кое-какие части тела могут регенерировать и у взрослых млекопитающих — самые кончики пальцев, например. Человеческие зародыши умеют регенерировать не хуже аксолотлей. Так что вопрос в том, когда и до какой степени у нас падает способность к регенерации по сравнению с этими животными.
В литературе высказывалось несколько предположений относительно этих различий. Одна любопытная версия заключается в том, что регенерация конечностей в эволюции сменилась быстрым рубцеванием ран у теплокровных животных. Теплокровность означает организм на пределе возможностей: ускоренный метаболизм, высокое кровяное давление. Холоднокровные животные могут себе позволить спокойно отрастить откушенные части тела, а теплокровным нужно быстрое решение проблемы. Поэтому у нас вместо регенерации — шрамы.
Версия интересная, только она никуда не годится. Например, у лягушек, типично холоднокровных позвоночных, с регенерацией всё примерно так же, как у нас: в состоянии эмбриона или головастика она есть, а во взрослом возрасте её нет. Поскольку и лягушки, и саламандры одинаково холоднокровны, дело в чём-то другом.
Вообще консенсус среди биологов состоит в том, что регенерация — это не какая-то особая сверхспособность организма, а норма в целом по царству животных. Для большинства из нескольких десятков существующих типов животных (все позвоночные относятся к одному типу, хордовые) регенерация — совершенно банальная вещь. Исходный животный организм, общий предок всех современных животных, умел восстанавливать утраченные части тела, но некоторые его потомки, в том числе и в нашей ветви позвоночных, эту способность по каким-то причинам потеряли.
Зачем может понадобиться избавляться от регенерации? Наиболее популярна версия о том, что в целях защиты от рака. И регенерация, и рост опухолей — это деление клеток (разница только в том, упорядоченное ли это деление по официальной генетической программе с началом и завершением, или же неостановимое беспорядочное деление, клеточный бунт без цели и смысла). Чтобы заставить рану превратиться в новую руку, её нужно купать в факторах роста, стимулирующих клеточное деление. С увеличением сложности многоклеточного организма программы, удерживающие в целостном состоянии триллионы разнообразных клеток, становятся настолько изощрёнными, что в них повышается вероятность критического сбоя. Клетки позвоночных как бы постоянно находятся на грани рака, и поэтому не могут себе позволить такие фривольности, как поливать раны факторами роста.
Рак, скорее всего, объясняет, почему позвоночные регенерируют хуже, чем большинство типов беспозвоночных. Но это объяснение относится не только к людям, но и к лягушкам. У аксолотлей же, по-видимому, наблюдается нечто особенное. Они как-то умудрились решить проблему регенерации и при этом не покрылись опухолями. Факторы роста у них в крови стабильно поддерживаются на высоком уровне, но рака у них это не вызывает.
Всё это я краем уха слышал и раньше, и внутренне был совершенно уверен, что дело в аксолотлях и их неотении. Неотения — это заморозка развития животного на определённой стадии. С точки зрения других земноводных, аксолотли — взрослые эмбрионы. Они так и выглядят, странные белые подводные саламандры с торчащими наружу жабрами. То есть неотения — своеобразная вечная молодость. (Есть, кстати, точка зрения, что люди — неотенические приматы, но это другая история.) Мне и в голову не приходило, что уникальные способности аксолотлей к регенерации могут быть связаны с чем-то другим.
Оказалось, аксолотли просто удобный модельный объект. На самом деле способность регенерировать конечности есть не только у них, а вообще у всех хвостатых земноводных, то есть, попросту говоря, у саламандр. Среди саламандр большинство видов никакой неотенией не отличаются, так что неотения с регенерацией, как ни странно, по-видимому, не связаны.
То есть в целом позвоночные — как трёхэтажный боинг с бассейном и кинотеатром, из анекдота: "а теперь пристегните ремни и мы попробуем со всей это хернёй взлететь". У них проблемы серьёзнее регенерации: чуть что — опухоль. Но вот отдельно взятая группа земноводных каким-то магическим образом решила эту проблему и преспокойно регенерирует безо всяких опухолей.
И вот тут самое интересное. Дело в том, что склонность к раку у саламандр не просто не повышена — она у них в тысячу раз ниже, чем у нас. Почему — никто не знает. Честно говоря, очень мало кто даже задаёт такой вопрос, потому что в основном все с пеной у рта пытаются эту способность как-нибудь у аксолотля взять и вставить в человека. Есть, правда, и противоположное направление работы, не менее ценное в научных целях: попытки вызвать рак у аксолотля. Так, например, Егучи и Ватанабе 1973 (https://dev.biologists.org/content/30/1/63.long): берём саламандру и капаем ей в глаз мощным канцерогеном, метилнитронитрозогуанидином. У мыши от такого отовсюду полезли бы опухоли. А у саламандры — у той в глазу начинают расти лишние хрусталики. См. картинку. По-моему, это вынос мозга.
Короче говоря, саламандры каким-то не понятным науке образом превратили склонность к раку в способность к регенерации. Если вы юный биолог, мечтающий о Нобелевской премии, я бы задумался об эволюционной биологии саламандр.
