アホロートル、ヒドラ、プラナリアなどの動物は、切り取られた場合でも体全体を再生できます。彼らは、体のあらゆる細胞に分裂できる幹細胞のプールのおかげで、また若さを保つこと、つまり発達経路を維持することによってこれを行います.人間を含むほとんどの哺乳類は、これらの 2 つの機能を持っていないため、腕の再成長が妨げられます。
絶滅の危機に瀕しているアホロートルは、世界でメキシコシティに近い 2 つの湖でしか発見されていません。
アホロートルはこれらの淡水湖に沿って漂流し、小さな魚や軟体動物を捕食します。トレードマークの笑顔の口は大きく開き、バキュームで水を口の中に吸い込み、獲物を引き寄せます。水面近くで、アオサギがアホロートルにスナップし、アホロートルは腕だけをサギの口に残して飛び去ります。
1 か月後、何事もなかったかのように腕が元に戻りました。
ゴキブリからコオロギ、アホロートルからイソギンチャクまで、動物界全体で再生が可能であり、一般的です。なぜこれほどまでに多くの生物が信じられないほど治癒するのでしょうか?なぜ私たちの治癒力は比べ物にならないのでしょうか?
再生と治癒の違い
再生は本質的に超強力な治癒です。深い切り傷があると想像してください。ほとんどのシナリオでは、切り傷は、隆起し、硬く、元のものほど良くない瘢痕組織によって橋渡しされます.哺乳類が四肢を失った場合、残るのは瘢痕組織で覆われたこぶだけです。 再生 何かが失われたときに、外観と機能の両方で身体の元の要素を模倣する治癒のプロセスです。
尻尾が生え変わるトカゲ - 私たちの多くが遭遇した再生の例 (写真提供:Anadolu_Dizgi/Shutterstock)
アホロートルはどのようにして四肢全体を元に戻すのですか?
アホロートルは、おそらくすべての再生器の中で最大のものです。手足、尻尾、脊髄の大部分、心臓組織、さらには非常に複雑で相互接続された神経組織さえも再生することができます。
他のセルに囲まれた単一のセルを想像してください。それはどこにある？あなたの親指。この記事をスクロールしているときに、親指のその単一の細胞は、それが親指、体、世界のどこかにあることをどのように認識していますか?そうではありません！それが知っているのは、その周りに存在する他の細胞だけです。これは、手足を元に戻す芽細胞の一部である場合、特に深刻な問題です。すでに失われたものを再形成する方法をどのように知っていますか?
アホロートルが手足を失ったときに発生する必要がある一連のイベントがあります。まず、アホロートルは失血を止める必要があります。これは、芽細胞として知られる急速に分裂する細胞で構成される、傷の上に小さなキャップを形成することによって行われます。 この小さな細胞塊は、四肢全体に至るまで再生する必要があります。これを行うには、向きをもう一度見つける必要があります — 軸 .
軸はモルフォゲンとして知られる化学物質を介して機能します .特定の細胞は、異なるモルフォゲンの供給源です。細胞が特定のモルフォゲンの発生源に近ければ近いほど、モルフォゲンはより濃縮されます。細胞は、モルフォゲン勾配
アホロートルが損傷すると、モルフォゲンをコードする遺伝子のスイッチがオンになります。
キャプション:モルフォゲンの濃度は、発生源から遠ざかるにつれて減少します。これがモルフォゲン勾配です。
3 番目のステップは、幹細胞を救援に送ることです。心臓、肺、または皮膚を構成する細胞は、臓器自体と同じくらい異なっています。幹細胞は未分化で、何にでもなれる可能性を秘めています。アホロートルでは、幹細胞が再生芽に移動し、モルフォゲンの助けを借りて、未分化の幹細胞がゆっくりと骨、皮膚、神経、筋肉になります。
アホロートルは、ネオテニーとして知られる特徴を示すため、特別です。 .アホロートルは、外鰓などの幼体の特徴を成人期まで保持します。彼らはまた、成長を止めることはありません。他の両生類とは異なり、変態はしません。発達と成長の経路は通常、成人期に「スイッチが切れ」、元に戻すのは困難です。ただし、ネオテニーと変態は、これらの経路が決してオフにされないことを意味します。これらの 2 つの特徴は、成人期に非アクティブであるべき発達経路が決してオフにならないことを意味します。言い換えれば、アホロートルが最初にどのように成長したかを覚えていれば、手足を元に戻すのは簡単です!さらに、アホロートルは幹細胞の高い集団を保持しており、通常は若さを特徴としています。
ヒドラはどのようにして単一の細胞から全身を成長させるのですか?
四肢の巨視的な再成長は驚くべきものですが、微視的な世界には独自の再生の驚異があります。
ヒドラは小さな淡水生物です。水の中を漂う触手があり、獲物を捕まえる準備ができています。次に、小さな管状の体がこの獲物を消化します。
興味深いことに、ヒドラ全体が単一の細胞から 6 日以内に再成長することができます。単一細胞は分裂から始まります。次に、内部と外部の 2 つの層に分かれます。これらの各層には独自のモルフォゲン勾配があり、細胞が自分自身を選別するのに役立ちます。モルフォゲンに加えて、 オーガナイザー として知られる特殊な細胞 また、細胞を適切な場所に物理的に引っ張るのにも役立ちます。これらの細胞は、機械の腕として機能するアクチン フィラメントを生成し、細胞を適切な場所に引きずり込み、ヒドラが元のパターンに戻るのを助けます。
Hydra には、単一の細胞に縮小されるよりも軽微な損傷に対処する、信じられないほどの幹細胞集団もあります。
ウーパールーパーのように、ヒドラは生涯にわたって成長します。無性生殖も行い、 つぼみ を形成します。 最終的に親から切り離され、その子孫になります。これらの両方の機能を実行する発生経路は継続的にアクティブであるため、ヒドラは簡単に再生できます.
ヒドラの出芽 (写真提供:Sawatd340/Shutterstock)
プラナリアは、ヒドラと同様の再生経路をたどる小型の淡水扁形動物です。元に戻るには単一の細胞ではなく 10,000 個の細胞が必要ですが、Planaria と同様に印象的です。 は約 1 万倍大きい。プラナリアの再生を容易にするもう 1 つの特徴は、その可塑性です。成虫になっても、これらのワームは生態系で利用できる栄養素に応じて体の大きさを操作します。結局のところ、体が小さいほど、必要な食物は少なくて済みます!
プラナリアの再生 (写真提供:CRStocker/Shutterstock)
なぜ人間は再生できないのですか?
人間は実際にできる 再生します…しかし、落とし穴があります。
よちよち歩きのときは、最後の指関節から指を伸ばすことができますが、成長するにつれてこの能力は失われます。これらの指のヒントも完全に機能します。成長の原因となる発達経路がまだオンになっているため、私たちは若いうちに再生することができます.思春期になると成長が止まり、元に戻るのが難しくなります 手足と組織。すべての哺乳類は再生が苦手です。扁形動物、爬虫類、両生類と比べると、私たちの再生能力は哀れです！
人間も幹細胞が不足しています。成人期には、私たちが持っている唯一の幹細胞は骨髄の中にあります。私たちの幹細胞はすでに部分的に分化しており、さまざまな種類の血球しか形成できません。これらの幹細胞を神経や骨に変えることはできません。彼らは血液を作ることしかできません。
ヒト幹細胞の分野では、常に新しい研究が行われています。例えば、胚性幹細胞は大きな可能性を秘めています。幹細胞は、医学の分野に真の革命を起こすことができます。怪我を治したり、失った足や腕を元に戻したり、移植のために臓器をゼロから成長させたり、老化を逆転させて不死になることさえできます.アホロートルさえも凌駕すると言っても過言ではありませんが、ヒドラやプラナリアのように再生することは、将来がどうなろうとも哺乳類にとってまったく不可能に思えます!
