Se você cortar o dedo, a pele pode fazer novas células para curar a ferida. Se um determinado tipo de lagarto perde a sua cauda, ​​a regeneração dos tecidos pode produzir um novo.

Agora, os pesquisadores descobriram uma auto-reparo previamente desconhecido mechanism- reorganização da anatomia existente para recuperar symmetry- algumas espécies de água-viva.

Braços perdido



Muitos animais marinhos, incluindo algumas água-viva, pode rapidamente regenerar tecidos em resposta à lesão, e esta característica é importante para a sobrevivência.

Se uma tartaruga marinha toma uma mordida de uma água-viva, o animal ferido pode rapidamente crescer novas células para substituir o tecido perdido. Na verdade, um animal de medusa do tipo chamado de hidra é um organismo modelo muito vulgarmente utilizado para os estudos de regeneração.

Mas Lea Goentoro, professor assistente de biologia da Caltech, juntamente com o estudante Michael Abrams e parceiro de investigação técnica Ty Basinger, estavam interessados ​​em outro corpo, a água-viva lua.

O trio, os autores do estudo, queria saber se os peixes de geléia lua iria responder a lesões da mesma forma como uma hidra feridos. A equipe se concentrou seu estudo sobre a juventude da água-viva, ou fase Efira, por causa do corpo simples Ephyra pla- um corpo em forma de disco com oito braços simétricos faria qualquer regeneração de tecidos claramente visível.

Para simular injury- como a causada por um predador na equipe selvagem amputações realizadas no Ephyra anestesiados, produzindo animais com dois, três, quatro, cinco, seis, sete ou braços, ao invés do habitual oito. Em seguida, eles voltaram ao seu habitat da água do mar água-viva artificial, e monitoraram a resposta do tecido.

Medusa Roxo-listrado Sanjay Acharya via Wikimedia Commons

Embora as feridas curadas como esperado, com o tecido ao redor do corte para fechar em questão de horas, os pesquisadores notaram algo inesperado: a água-viva não foram regenerar tecidos para substituir as armas perdidas.

Em vez disso, dentro dos primeiros dois dias após a lesão, o Ephyra reorganizara os braços existentes para ser simétrica e uniformemente espaçados em torno do corpo em forma de disco do animal. Este assim chamado resymmetrization verificado se o animal tinha apenas dois restantes membros ou sete, eo processo tem sido observado em outros três espécies de água-viva Ephyra.

"É uma estratégia diferente de auto-reparação", diz Goentoro. "Alguns animais apenas curar suas feridas, outros animais regenerar o que está perdido, mas a geléia lua ephyrae não se regeneram seus membros perdidos. Eles curar a ferida, mas, em seguida, reorganizou-se para recuperar a simetria."

Simetria radial

Há várias razões por que a simetria pode ser mais importante para o desenvolvimento de medusa regenerar um membro perdido. Medusa e muitos outros animais marinhos, como ouriços do mar, estrelas do mar, anêmonas do mar e tem o que é conhecido como a simetria radial.

Embora os corpos desses animais têm um topo distinto e inferior, não têm esquerda e direita lados distinguíveis-a disposição, presente nos seres humanos e outras formas de vida superiores, conhecidas como simetria bilateral. E essa simetria radial, é essencial como a água-viva se move e come, diz primeiro autor Abrams.

"Jellyfish ação de" enxotar "os braços, o que permite a propulsão através da água, que também se move água e alimentos sobre a boca", diz ele. "Enquanto a natação, uma camada limite de viscoso, isto é, faz líquido espesso nos braços, criando uma área de crianças continua. E você pode imaginar como esta área para as crianças seria perturbado se você tem um grande fosso entre braços. "

Manter a simetria parece ser de importância vital não só para a propulsão e energia, os pesquisadores descobriram. Nos poucos casos em que os animais feridos não symmetrize- apenas cerca de 15 por cento dos animais feridos que studied- Ephyra assimétrico, também não podem se desenvolver em água-viva adulto normal, água-viva chamada.

Equilíbrio Recuperando

Os pesquisadores próxima queria entender como o novo mecanismo de auto-reparo.

A proliferação celular e da morte celular são comumente envolvidos na regeneração da lesão tecidual e resposta, mas a equipe encontrou, o abajures foram amputados ou fazer novas células ou matar as células como existentes redistribuídos armas existentes em torno de seus corpos.

Uma única ephrya foi dividida em uma secção com três braços e uma secção de cinco armado. Dentro de dois dias de amputação ou os recuperados os braços perdidos. Em vez disso, cada seção é reorganizada reforma mecanicamente simetria radial com as armas restantes. Acima, da esquerda para a direita, são o ephryae imediatamente após a amputação, em seguida, 6 horas, 18 horas, 50 horas e, finalmente.

Em vez disso, as forças mecânicas criadas por suas próprias contrações musculares do medusa eram essenciais para a simetria. Na verdade, quando relaxantes musculares foram adicionados à água do mar circundante uma medusa ferido, retardando contracções do músculo do animal, a simetria dos braços intactos mesmo sido retardado.

Pelo contrário, uma redução da quantidade de magnésio em água do mar artificial acelerou o ritmo a que a medusa pulsadas seus músculos, e estas contracções do músculo rápido aumento da taxa de simetrização.

"Simetria é uma combinação de forças mecânicas criadas pelas contracções musculares e o corpo medusa material viscoelástico" diz Abrams. "O ciclo de contração e a resposta viscoelástica da água-viva tecidos leva à reorganização do corpo. Pode-se imaginar que, na ausência de simetria, as forças mecânicas são desequilibrados, mas ao longo do tempo, como o corpo e os braços reorganizar as forças reequilibrar . "

Para testar essa idéia, a equipe colaborou com co-autor Chin-Lin Guo, da Academia Sinica, em Taiwan, para construir um modelo matemático, e é capaz de simular o processo de simetrização.

Biomateriais que curam?

Além de adicionar à nossa compreensão dos mecanismos de auto-reparo, a descoberta pode ajudar os engenheiros a projetar novos biomateriais, diz Goentoro.

"Simetrizaç~ao pode fornecer uma nova maneira de pensar de biomateriais que poderiam ser projetados para 'curar', ganhando geometria funcional em vez de formas precisas de regeneração", diz ele. "Outros mecanismos de auto-reparo exigem proliferação e morte processos biológicos telefones celulares que não são facilmente traduzidos para a tecnologia. Mas podemos facilmente aplicar forças mecânicas de um material."

E o impacto de forças mecânicas sobre o desenvolvimento é cada vez mais estudada em uma variedade de organismos, diz Goentoro.

"Recentemente, as forças mecânicas sempre foram encontrados para jogar um papel no desenvolvimento e regulação dos tecidos. Assim, o processo simetrizaç~ao em Aurelia, com sua geometria simples, presta-se como um bom sistema modelo no qual podemos estudar como as forças Mecânica desempenhar um papel na morfogénese. "

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