У отросшего хвоста ящерицы, новой лапы аксолотля и восстановившейся половины планарии мало общего, кроме слова «регенерация». В одном случае организм заменяет удобную, но упрощённую деталь, в другом заново собирает кости, мышцы и нервы, а в третьем восстанавливает почти всё тело. Поэтому сравнивать только скорость некорректно. В этом рейтинге выше стоят животные, которые за разумный срок возвращают более сложные структуры и делают это не один раз в жизни.
Сравнительная таблица
| Место | Животное | Что восстанавливает |
|---|---|---|
| 10 | Олень | полностью отращивает рога каждый год |
| 9 | Африканская иглистая мышь | кожу, шерсть и волосяные фолликулы |
| 8 | Ящерица | утраченный хвост |
| 7 | Данио-рерио | плавники и повреждённую ткань сердца |
| 6 | Тритон | конечности, хвост и хрусталик глаза |
| 5 | Аксолотль | полноценную конечность без грубого рубца |
| 4 | Морской огурец | часть выброшенных внутренних органов |
| 3 | Морская звезда | лучи, иногда значительную часть тела |
| 2 | Гидра | целый полип из небольшого фрагмента |
| 1 | Планария | голову, мозг и почти всё тело |
10. Олень
Олень ежегодно сбрасывает рога и за несколько месяцев выращивает новые. Это один из самых быстрых примеров роста кости у млекопитающих: внутри покрытого бархатистой кожей рога одновременно формируются костная ткань, сосуды и нервы. Когда рост заканчивается, питание прекращается, «бархат» сходит, а кость становится твёрдой.
Рога занимают десятое место потому, что их замена встроена в сезонный цикл и начинается в специально подготовленной зоне черепа. Олень не может так же восстановить потерянную ногу или другой орган. Но сам факт регулярного выращивания крупной костной конструкции делает его важным исключением среди млекопитающих.
9. Африканская иглистая мышь
Кожа иглистой мыши настолько легко рвётся, что животное может выскользнуть из зубов хищника, оставив ему большой лоскут. Открытая рана затем закрывается без характерного для большинства млекопитающих плотного рубца. На повреждённом участке вновь появляются волосяные фолликулы, сальные железы и нормальная структура кожи.
Учёных особенно интересует не скорость закрытия раны сама по себе, а качество ремонта. Обычная мышь быстро затянула бы повреждение соединительной тканью, но не вернула бы все детали. Иглистая мышь показывает, что сложная регенерация у млекопитающих не исчезла полностью, хотя предел её возможностей гораздо уже, чем у земноводных.
8. Ящерица
Отброшенный хвост отвлекает хищника, а ящерица постепенно выращивает замену. Снаружи новый хвост похож на прежний и снова помогает сохранять равновесие, хранить жир и участвовать в движении. Однако точной копией он не становится: вместо цепочки позвонков внутри обычно формируется единый хрящевой стержень, иначе устроены мышцы и расположение чешуи.
За такую экономную конструкцию приходится платить. Новый хвост хуже отделяется повторно и требует много энергии, а его потеря временно ухудшает манёвренность и социальное положение некоторых видов. Это полноценный рабочий ремонт, но не восстановление исходной анатомии.
7. Данио-рерио
Небольшая полосатая рыбка умеет восстанавливать не только плавники. После экспериментального повреждения часть клеток сердечной мышцы возвращается к состоянию, в котором снова может делиться, и постепенно заполняет дефект. У млекопитающих на таком месте быстро образуется рубец, мешающий нормальному сокращению сердца.
Данио-рерио также регенерирует сетчатку и отдельные участки нервной системы, поэтому стал одной из главных лабораторных моделей. Его преимущество перед ящерицей в том, что речь идёт о нескольких типах тканей и жизненно важном органе, хотя целую конечность рыба не строит.
6. Тритон
После ампутации конечности клетки у края раны формируют бластему – массу, из которой заново возникают кость, мышцы, кожа, сосуды и нервы. Новая лапа вырастает в правильной последовательности и возвращает подвижность. Некоторые тритоны способны повторять этот процесс много раз, не исчерпывая способность к восстановлению.
На этом список возможностей не заканчивается. Тритоны регенерируют хвост, части сердца и хрусталик глаза. Особенно необычно, что новый хрусталик формируется из клеток радужки, которые меняют специализацию. Такая пластичность уже намного шире обычного заживления.
5. Аксолотль
Аксолотль прославился почти идеальным восстановлением конечностей. На месте утраты не возникает жёсткого рубцового барьера: под кожей формируется бластема, а сохранившиеся ткани дают клетки для соответствующих частей новой лапы. Нервы направляют рост, после чего кости, суставы, мышцы и сосуды соединяются в работающую систему.
Животное может также ремонтировать хвост, спинной мозг, жабры и участки сердца. От тритона его отличает удобство изучения: крупные личинки всю жизнь сохраняют водный облик, хорошо размножаются в лаборатории и позволяют наблюдать процесс по стадиям. Поэтому аксолотль стал символом исследований регенеративной медицины.
4. Морской огурец
При нападении некоторые морские огурцы выбрасывают через задний конец тела часть кишечника и связанных с ним органов. Хищник получает отвлекающую добычу, а животное остаётся живым. Затем края оставшихся тканей перестраиваются, клетки активно делятся, и пищеварительная трубка постепенно формируется заново.
На восстановление уходят недели, в течение которых морской огурец ограничен в питании. Масштаб повреждения огромен: организм сознательно жертвует системой, без которой не сможет долго существовать. Это не самый быстрый ремонт в часах, но один из наиболее впечатляющих по доле потерянных внутренних тканей.
3. Морская звезда
Морская звезда легко восстанавливает утраченные лучи, если сохранён центральный диск. Через рану выдвигаются новые ткани, формируются скелетные пластинки, ножки и пищеварительные ответвления. Процесс может занимать месяцы, зато результат возвращает животному движение и способность добывать пищу.
Популярное утверждение, будто любой оторванный луч превращается в новую звезду, неверно. У большинства видов для этого нужна хотя бы часть центрального диска. Но существуют виды, у которых размножение делением стало нормальной стратегией, и небольшой фрагмент действительно достраивает почти всё животное.
2. Гидра
Пресноводная гидра выглядит как крошечная трубка с щупальцами, но небольшой участок её тела способен восстановить целый полип. После разреза клетки быстро закрывают рану, меняют положение и запускают сигнальные программы, определяющие, где должна появиться голова, а где подошва. Уже через несколько дней фрагмент снова питается самостоятельно.
У гидры постоянно работают несколько линий стволовых клеток, а эпителиальные клетки способны перестраивать форму без полного разрушения тканей. Её простое строение помогает, но задача всё равно сложна: нужно вернуть ось тела, рот, щупальца, нервную сеть и правильные пропорции.
1. Планария
Планария способна восстановить целое животное из очень небольшого фрагмента. По телу плоского червя распределены необласты – активно делящиеся клетки, среди которых есть клетки с чрезвычайно широкими возможностями. После повреждения они собираются у раны, создают зачаток недостающих структур и получают информацию о том, что именно нужно построить.
Особенно поражает восстановление головы. Планария заново формирует мозг, глаза, глотку и нервные связи, причём размеры нового организма подгоняются под оставшийся кусок. Гидра ремонтирует тело не менее эффектно, но у планарии больше органов и двусторонне симметричная нервная система. Поэтому первое место достаётся именно ей.
Итог. Чем сложнее животное, тем чаще регенерация уступает место быстрому рубцеванию: для выживания безопаснее немедленно закрыть рану, чем долго строить идеальную копию. Планарии и гидры показывают максимальный масштаб, а аксолотль и иглистая мышь важнее для понимания того, какие восстановительные программы ещё могут работать у позвоночных и млекопитающих.