Einige Tiere haben die außergewöhnliche Fähigkeit, Gliedmaßen nach Amputationen nachwachsen zu lassen, andere, noch beeindruckender, die Fähigkeit, eine Ganzkörperregeneration durchzuführen. Neue Forschungsergebnisse von Harvard hat einige der genetischen Geheimnisse für Tiere aufgedeckt, die zu diesem unglaublichen Prozess fähig sind.
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Die Wissenschaftler haben eine Reihe von DNA-Schaltern entdeckt, die offenbar Gene steuern, die bei der Ganzkörperregeneration verwendet werden. Tiere mögen Salamander kann ein Glied nach der Amputation nachwachsen lassen, Geckos können ihre Schwänze nachwachsen lassen.
DNA-Schlüssel zur Regenerationsfähigkeit
Andere Tiere wie Planarische Würmer, Quallen und Seeanemonen können ihren Körper tatsächlich regenerieren, nachdem sie in zwei Hälften geschnitten wurden. Um zu verstehen, wie diese Tiere solch unglaubliche Wachstumsleistungen erbringen, untersuchten die Harvard-Forscher die DNA von diesen schnell wachsenden Kreaturen.
Um ihre Theorie zu testen, stellten die Forscher die speziellen dreibandigen Pantherwürmer des Forschers fest. Sie fanden heraus, dass ein Abschnitt nichtkodierender DNA in den Würmern die Aktivierung eines „Master-Kontrollgens“ steuert, das als frühe Wachstumsantwort oder EGR bezeichnet wird.
Würmer besitzen einen genetischen Hauptschalter
Die Studie zeigt, dass einmal dies Gen aktiviert, steuert es eine Reihe anderer Prozesse durch Ein- und Ausschalten anderer Gene. Die Forschung wurde von Assistenzprofessor für Organismische und Evolutionsbiologie Mansi Srivastava und Andrew Gehrke, einem Postdoktoranden, geleitet.
"Wir haben festgestellt, dass dieses eine Master-Gen Gene aktiviert [und aktiviert], die sich während der Regeneration einschalten", sagte Gehrke.
„Grundsätzlich sagen die nicht codierenden Regionen den codierenden Regionen, dass sie ein- oder ausgeschaltet werden sollen. Eine gute Möglichkeit, sich das vorzustellen, ist, als wären sie Schalter.“
Gehrke erklärt weiter, dass sich der Prozess, um die DNA in den Zellen der Würmer zu verarbeiten, von ihrer normalerweise dicht gefalteten und kompakten Form in etwas Offeneres ändern muss, wobei Platz für die Aktivierung zur Verfügung steht.
"Viele dieser sehr dicht gepackten Teile des Genoms werden tatsächlich offener", sagte er, "weil es dort regulatorische Schalter gibt, die Gene ein- oder ausschalten müssen.
Eine der großen Erkenntnisse in diesem Artikel ist, dass das Genom sehr dynamisch ist und sich während der Regeneration wirklich verändert, wenn sich verschiedene Teile öffnen und schließen.
Großer Schritt für die Biologie
Um die erstaunlichen Eigenschaften des Genoms des Wurms vollständig zu verstehen, mussten die fleißigen Forscher es sequenzieren - eine herausfordernde Aufgabe für sich. „Das ist ein großer Teil dieses Papiers“, sagte Srivastava.
"Wir setzen das Genom dieser Art frei, was wichtig ist, weil es das erste aus diesem Stamm ist. Bis jetzt war keine vollständige Genomsequenz verfügbar."
Die Freigabe des Genoms ist ein wichtiger Schritt in der Welt der Biologie, da dieser spezielle Wurm ein neues Modellsystem zur Untersuchung der Regeneration darstellt.
„Frühere Arbeiten an anderen Arten haben uns geholfen, viele Dinge über Regeneration zu lernen“, sagte sie.
„Es gibt jedoch einige Gründe, mit diesen neuen Würmern zu arbeiten.“ Zum einen befinden sie sich in einer wichtigen phylogenetischen Position.
„Die Art und Weise, wie sie mit anderen Tieren verwandt sind, ermöglicht es uns, Aussagen über die Evolution zu machen.“
Der andere Grund, sagte sie, ist: „Sie sind wirklich großartige Laborratten. Ich habe sie vor einigen Jahren während meines Postdocs auf dem Feld in Bermuda gesammelt, und seit wir sie ins Labor gebracht haben, sind sie esfür viel mehr Werkzeuge zugänglich als einige andere Systeme. ”
Ihre Studie zeigt, dass die AGR wie ein Netzschalter für die Regeneration wirkt. Sobald sie eingeschaltet ist, kann eine Vielzahl komplexer Prozesse auftreten, aber ohne diesen ersten singulären Schalter passiert nichts.
Die Forschung zeigt nicht nur, warum Würmer diese unglaubliche Fähigkeit haben, sondern zeigt uns auch, warum wir Menschen uns selbst oder ein einfaches Glied nicht nachwachsen können.
Die Wissenschaftler werden ihre Forschungen über die Funktionsweise der AGR fortsetzen und wie das Verständnis ihrer Auswirkungen Türen für weitere Forschungen zur Regeneration öffnen kann.