Морфаллаксис

Морфаллаксис — это регенерация определенной ткани у различных организмов вследствие утраты или гибели существующей ткани. Это слово происходит от греческого allazein (αλλάζειν), что означает изменение.

Классическим примером морфаллаксиса является морфаллаксис книдаровой гидры, где, когда животное разрезают пополам (активно разрезая его, например, хирургическим ножом), оставшиеся отрезанные части образуют две полностью функциональные и независимые гидры . Примечательной особенностью морфаллаксиса является то, что подавляющее большинство регенерированных тканей происходит из уже имеющихся тканей в организме. То есть одна отрезанная часть гидры превращается в уменьшенную версию исходной гидры, примерно того же размера, что и отрезанная часть. Следовательно, происходит «обмен» тканей.

Примерно в 1930 году исследователи Уилсон и Чайлд показали, что если гидру измельчить и отделившуюся пищу пропустить через сито, то эти клетки, помещенные затем в водный раствор, вскоре превратятся в исходный организм со всеми правильно расположенными дифференцированными тканями.

Морфаллаксис часто противопоставляют эпиморфозу , который характеризуется гораздо большей относительной степенью клеточной пролиферации. Хотя клеточная дифференциация активна в обоих процессах, при морфаллаксисе большая часть регенерации происходит за счет реорганизации или обмена, тогда как при эпиморфозе большая часть регенерации происходит за счет клеточной дифференцировки. Таким образом, их можно различать как меру степени. Эпиморфоз – это регенерация части организма путем пролиферации на поверхности среза. Например, у планарии необласты помогают в регенерации.

История

Слово происходит от греческого allazein, что означает «обмен» . Биологический процесс был впервые обнаружен у гидры Абрахамом Трамбли, считавшимся отцом экологической зоологии. Авраам Трембли проводил исследование образца воды в пруду и изучал образ жизни гидры. Он не мог решить, принадлежат ли они к царству животных или растений, поэтому разрезал их пополам и решил посмотреть, вымрут ли они, как животные, или изменятся, как растения. Хотя половинки и более мелкие части дали начало новым особям, он все равно считал гидру животным , поскольку все ее особенности, такие как движения и пищевое поведение, соответствовали животным. Трембли пришел к выводу, что некоторые животные обладают способностью к регенерации.

Процесс и механизм регенерации планарий в конечном итоге был переименован в «Морфаллаксис» Томасом Хантом Морганом, отцом экспериментальной генетики.

Регенерация у книдарий гидр

Гидры — это группа пресноводных книдарий длиной около 0,5 см. Гидра имеет короткое трубчатое тело. У гидр есть голова, состоящая из гипостомной области, и ступня, состоящая из базального диска. Головная часть гидры содержит рот и щупальца, позволяющие ловить и поедать пищу. Ножная часть гидры содержит базальный диск, который позволяет гидре прикрепляться к камням и другим элементам.

Когда гидру разрезают пополам, головная часть может регенерировать и образовывать новую ножку с базальным диском, а стопная часть может регенерировать и образовывать новую голову с гипостомной областью. Если бы гидра была разделена на более мелкие части, средние части все равно образовали бы голову и ногу в соответствующих областях гидры. В результате образуется меньшая гидра, которая регенерируется за счет морфаллаксиса и происходит без клеточного деления.

Механизм

Задействованный механизм использует регенеративное ремоделирование тканей. Это позволяет новым тканям регенерировать, а также заставляет органы тела перестраиваться в разные пропорции.

Гидры содержат ряд градиентов, которые контролируют формирование правильной регенерации головы и ног. Градиент головы позволяет голове формироваться только в одном месте, а градиент стопы позволяет формироваться базальному диску только в другом месте. Эти градиенты обусловлены полярностью гидры. Гипостома в области головы тормозит образование другой гипостомы. Это объясняет, почему на одной гидре не образуются две головы.

Виды регенерации

Четыре типа регенерации — это эпиморфоз , регенерация, опосредованная стволовыми клетками, морфаллаксис и компенсаторная регенерация (компенсаторная гиперплазия).

Эпиморфоз возникает, когда другие взрослые клетки в поврежденной ткани подвергаются дедифференцировке, а затем делятся с образованием недифференцированной массы ткани, эта новая масса охватывает массу недостающей ткани, а затем повторно дифференцируется с образованием замещающей ткани. Примером такого типа регенерации является регенерация конечностей саламандры .

Второй тип — морфаллаксис, при котором оторванная ткань вырастает в меньшую, но похожую версию «родительской» ткани или организма. Разрезанная ткань делает это, изменяя свою структуру с помощью градиентов (таких как градиент бета-катенина), чтобы клетки могли реагрегироваться и реформировать «родительскую» форму. Примером этого является книдарская гидра .

Третий тип — это регенерация, опосредованная стволовыми клетками , при которой стволовые клетки позволяют восстановить поврежденную или утраченную ткань. Классическим примером является непрерывная замена клеток крови .

Четвертый тип регенерации — это компенсаторная регенерация или компенсаторная гиперплазия , при которой существующая ткань будет пролиферировать и регенерировать поврежденную или отсутствующую ткань без использования стволовых клеток или предыдущих взрослых клеток, подвергающихся дедифференцировке перед делением. Таким образом, не образуется масса недифференцированных тканей, и каждая новая образующаяся клетка похожа на предыдущие клетки. Этот тип регенерации характерен для некоторых органов млекопитающих, таких как печень .