https://frosthead.com

Комплетан аксолотлов геном може открити тајну регенерирајућег ткива

Када је језеро Ксоцхимилцо у близини Мекицо Цити-а било језеро Текцоцо, а Азтеци су 1325. основали свој главни град острва Теноцхтитлан, у околном језеру је успевао велики водени саламандер. Асолотл има дубоке корене у азтечкој религији, јер се веровало да се бог Ксолотл, по коме је животиња добила име, трансформисао у асолотл - мада то није спречавало Азтеке да повремено уживају у прженом асолотлу. Обичај једења аксолота наставља се и данас, иако је врста у природи постала критично угрожена.

Спасавање саламандра које природа назива „вољена водоземац биологије“ добија посебан значај с обзиром на изванредне особине животиње. Аксолоти су неотени, што значи да водоземци углавном не сазревају као друге врсте саламандра, већ задржавају шкргу и живе свој живот под водом као врста малолетника. У ретким случајевима или када се стимулише у лабораторији, аксолотл ће проћи кроз метаморфозу и развити плућа како би заменио своје шкрлове.

Пратеће ове јединствене особине је изузетно сложен геном, са 32 милијарде парова база у поређењу са око 3 милијарде базних парова у људској ДНК. Аксолотл има највећи геном икада потпуно секвенциониран, први пут га је комплетирао тим европских научника прошле године. Универзитет у Кентуцкију, који води аксолотл истраживање у Сједињеним Државама, објавио је данас да су истраживачи европским напорима додали секвенцирање читавих хромозома - „око хиљаду пута веће дужине састављених комада“, према Јеремиах Смитху, ванредни професор биологије на Универзитету у Кентуцкију. Научници се надају да ће користити ове нове податке да би искористили неке јединствене способности асолотта.

Лабораторија Аколотл Асолотл је саламандер са изузетном способношћу регенерације. Може поново да расту свој реп, удове, кичмену мождину - чак и мозак. (Универзитет у Кентуцкију)

Као и други саламандери, асолотли имају способност потпуног регенерирања целог удова када га изгубе. "Саламандери имају ову јединствену способност да регенеришу готово све што им одсечете", каже Смитх. Саламандери могу чак и да регенеришу кичмене мождине, очи и делове мозга.

Иако је способност поновног узимања читаве руке изван домашаја, проучавањем аксолотл генома могу се открити генетске методе регенерације ткива које би се могле користити у медицинским истраживањима. Смитх каже да способности регенерације аксолотла укључују употребу матичних ћелија, као и непознат метод изазивања ћелија на месту повреде да се врате у матичне ћелије.

"Аколотлс су моделна врста већ више од 150 година", каже Смитх. Секвенцирање овог генома, врхунац деценија рада за неке укључене научнике, представља огромну прекретницу јер ће омогућити рад на побољшању специфичних генских интеракција које аксолотлима омогућавају обнављање удова. Смитх каже да његов тим сада сарађује са европском групом на наставку унапређења и полирања склопа генома.

Давид Гардинер, професор биологије на калифорнијском универзитету Ирвине који је деценијама радио са асолотловима и проучавао регенерацију, каже да гени који контролишу регенерацију нису нужно јединствени за саламандра.

„Саламандери нису посебни. Није да имају посебне гене за регенерацију “, каже Гардинер. Иако саламандери своје гене регулишу другачије од осталих врста. Циљ је да се коначно нађе начин да се сигнализирају путеви између гена и активира способност регенерације генетског материјала и на крају ткива. Такав процес може бити могућ помоћу врсте „паметног завоја“ који активира одређене путеве, или покретањем процеса алатом за уређивање гена, попут ЦРИСПР-Цас9.

Међутим, „то не бисте могли учинити да нисте знали који су то региони“, каже Гардинер. Каже да ће "херкулонски напори" Смитха и његових колега да секвенцирају геном помоћи у кретању овог процеса.

Очекује се да ће истраживање такође побољшати разумевање генетике уопште. „То ће наше разумевање довести до сљедеће разине“, каже Гардинер. Када је у питању регенерација, научнике је занимало како неки гени могу да утичу и да комуницирају са другим хиљадама пара база далеко.

Аколотл научници Дрс Јерамиах Смитх и Рандал Восс у својој лабораторији на Универзитету у Кентуцкију. (Универзитет у Кентуцкију)

Смитх и његов тим већ су користили ову нову мапу генома идентификујући ген одговоран за изазивање срчане грешке која се јавља међу асолотлима. „Они у основи не развијају правилно своје срце током раног живота“, каже Смитх. Познавање гена одговорних за овај дефект може научницима помоћи да схвате шта може узроковати неке срчане проблеме код људи.

Дјело такође има посљедице на очување. Иако је аксолотл прилично уобичајен у лабораторијама одређеног подгрупе генетичара, саламандер је заправо под великим притиском у свом јединственом станишту у дивљини. Кад је Азтечко царство пало на Шпанско, Европљани су аутохтону метрополу претворили у Мексико Сити. Од тада се урбано подручје наставља са ширењем, често на штету мочварног станишта које се некада ширило цијелом Долином Мексика.

Данас је језеро Ксоцхимилцо сенка језера Текцоцо. Смјештен је југоисточно од Мекицо Цитија. То подручје је популарно међу туристима и викендима из града који унајмљују чамце у области канала. Према Међународној унији за заштиту природе, загађење воде у урбаним срединама, комерцијални развој, лов, климатске промене и инвазивне врсте угрожавају преосталу дивљу популацију аксолотла у каналима језера Ксоцхимилцо.

Луис Замбрано, биолог са Националног аутономног универзитета у Мексику, који ради са асолотловима, каже да рад на геному повећава важност очувања водоземаца у дивљини.

"Аколотлс могу преживети у тенковима, али његова варијација се може смањити јер су број популације и поријекло ограничени", каже Замбрано у е-поруци. "Генеричка варијација дивљих популација [постала] је постала изузетно важна ако желимо да користимо овај геном саламандра као систем који може помоћи људском здрављу. "

Азтеци су знали за регенеративну снагу аксолотла и приписивали су га моћима које им је Ксолотл дао. Сада, највећа препрека за истинско разумевање тајне ове наизглед божанске способности је претња коју представљамо самој животињи од које се надамо да ћемо научити.

Комплетан аксолотлов геном може открити тајну регенерирајућег ткива