ไฮดราเล็ก ๆ อมตะนั้นเป็นสัตว์น้ำจืดที่สามารถสร้างสัตว์ใหม่ขึ้นมาจากเพียงเศษเสี้ยวที่เล็กที่สุดของร่างกาย โดยปกติแล้วมันจะทำสิ่งนี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ: เท้าข้างหนึ่งตัวผอมยาวหนึ่งอัน
แต่ด้วยการปรับแต่งทางพันธุกรรมเพียงครั้งเดียวนักวิจัยสามารถสร้างไฮดรามหึมาที่งอกขึ้นในหัวเพื่อการทำงานอย่างเต็มที่ทั่วร่างกาย - เหมาะสำหรับสัตว์ที่มีชื่อสำหรับสัตว์ประหลาดกรีกโบราณที่มีอยู่ระหว่างหกถึงเก้าหัว
หัวค้อนหลายหัวเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงกลอุบายของวิทยาศาสตร์บ้า เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้ค้นพบสิ่งที่ช่วยให้การงอกของหัวไฮดราในการตรวจสอบ ผลการวิจัยสามารถแจ้งทุกอย่างตั้งแต่การศึกษาพัฒนาการของมนุษย์ไปจนถึงการวิจัยโรคมะเร็ง
ตามล่าหาสวิตช์ปิด
ถึงแม้ว่าไฮดราจะเป็นสัตว์ที่เรียบง่าย แต่การงอกของส่วนต่างๆของร่างกายก็ไม่ใช่ความสำเร็จเล็กน้อย ด้วยการฟื้นฟูแต่ละครั้งสัตว์จะต้องจัดทำแผนร่างกายของมันเพื่อให้มีเพียงหัวเดียวที่อยู่ด้านบนและเพียงแค่เท้าเดียวหรือแผ่นดิสก์ฐานต้นกล้าที่ด้านล่าง นักวิจัยมีบางส่วนของปริศนานี้ พวกเขารู้ว่ายีน Wnt3 เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการกระตุ้นการเติบโตของศีรษะ พวกเขารู้ด้วยเช่นกันว่าต้องมีการตรวจระดับโมเลกุลด้วย Wnt3. หากปราศจากสิ่งกีดขวางนั้นไฮดราก็จะเติบโตไปทั่วหัว พวกเขายังรู้ว่ามีตัวรับและตัวกระตุ้นทางพันธุกรรมโดยเฉพาะที่เรียกว่า beta-catenin / TCF ถูกเปิดใช้งานโดย Wnt3 เพื่อเริ่มกระบวนการเจริญเติบโตของส่วนหัว
แต่พวกเขาไม่มีสวิตช์ "ปิด" มีบางอย่างที่พวกเขารู้ว่าต้องป้องกันไม่ให้ไฮดราเติบโตขึ้นหลังศีรษะทีละหัว Brigitte Galliot ศาสตราจารย์ด้านพันธุศาสตร์และวิวัฒนาการของมหาวิทยาลัยเจนีวากล่าว
ดังนั้น Galliot และเพื่อนร่วมงานของเธอไปล่าสัตว์ พวกเขาเริ่มต้นด้วยญาติสนิทของ hydras, planarians หรือ flatworms ซึ่งงอกใหม่ ในจีโนมเชิงระนาบพวกเขาพบว่ามียีน 440 ที่ใช้งานน้อยลงเมื่อถูกปิดกั้นสัญญาณเบต้า - catenin / TCF ทำให้พวกเขาเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการค้นหายีนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องในวงจรนี้ ในจำนวนนั้น 124 มีอยู่ในจีโนมไฮดรา
ในบรรดาพวกเขาพบยีนเพียงห้ายีนที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุดที่ด้านบนสุดของร่างท่อของไฮดราและเคลื่อนไหวน้อยที่สุดที่เท้า ในบรรดาห้าเหล่านั้นพวกเขามองหายีนที่มีการใช้งานมากขึ้นในระหว่างการฟื้นฟู นั่นเหลือสาม: Wnt3, Wnt5 และยีนที่เรียกว่า SP5
ความสมดุลที่ระมัดระวัง
ทีมรู้แล้วว่า Wnt3 และ Wnt5 ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นพวกเขาจึงมุ่งเน้น SP5. ในไม่ช้าพวกเขาก็พบว่า beta-catenin / TCF แจ้งกิจกรรมของ SP5 - แต่ SP5 ยังลดระดับสัญญาณเบต้าคาเทนิน / TCF ด้วยการกดอีกครั้ง Wnt3.
นี่อาจฟังดูแปลกไปเล็กน้อย แต่มันก็เป็นสิ่งที่นักวิจัยมองหา: สารประกอบที่สามารถใส่เบรคบนลูปป้อนกลับแบบหลีกหนีไม่ได้ เพื่อตรวจสอบการทำงานของพวกเขาพวกเขาเติบโตขึ้นจากการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อไม่แสดง SP5 ยีน.
“ ใน 100 ของสัตว์เหล่านี้คุณจะได้รับหัวนอกมดลูก” Galliot บอกวิทยาศาสตร์สด "ซึ่งน่าทึ่งจริงๆ"
เกิดอะไรขึ้น Galliot และเพื่อนร่วมงานของเธอรายงานในวันนี้ (19 ม.ค. ) ในวารสาร Nature Communications คือเมื่อไฮดราต้องการหัวใหม่ Wnt3, ซึ่งยึดติดกับ beta-catenin / TCF ซึ่งเปิดใช้งานยีนทั้งหมด Wnt3 และ SP5. ไม่มี SP5, Wnt3 ทำให้วัฏจักรนั้นดำเนินไปเรื่อย ๆ และหัวตันก็โผล่ขึ้นมาทั่วไฮดราที่สร้างใหม่ หัวหน้าเหล่านี้ Galliot กล่าวว่าทำงานได้อย่างสมบูรณ์ พวกเขามีระบบประสาทหนวดและปากที่ทำงาน
เมื่อไหร่ SP5 อยู่ในภาพเหมือนอยู่ในธรรมชาติมันผูกกับ Wnt3โดยไม่ให้ activator นั้นค้นหาและเชื่อมโยงกับ beta-catenin / TCF ในกรณีที่ไม่มี Wnt3, beta-catenin / TCF หยุดส่งข้อความ "Make a head!" ข้อความและมีหนึ่งหัวเท่านั้นที่เติบโต
Galliot กล่าวว่ากระบวนการนี้เป็นเรื่องของความสมดุลระหว่างการเปิดใช้งานและการกดขี่ และนั่นคือสิ่งที่น่าสนใจ ปรากฎว่า Wnt3 ไม่เพียง แต่ในพยาธิตัวตืดและไฮดราและสัตว์เลี้ยงที่เรียบง่าย มันยังอยู่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมถึงมนุษย์ด้วย ดูเหมือนว่ายีนนั้นมีผลต่อการพัฒนาของตัวอ่อนซึ่งหมายความว่าการทำความเข้าใจการทำงานของมันจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าอะไรที่ควบคุมการพัฒนาของมนุษย์ Wnt3 นอกจากนี้ยังเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญของมะเร็งบางประเภท Galliot กล่าว อาจเป็นได้ว่า SP5 การจัดการสามารถหยุดยั้งการแพร่กระจายของโรคมะเร็งดังกล่าวได้
การวิจัยทางการแพทย์แบบนั้นยังคงอยู่ไกลในอนาคต แต่หัวของหนวดของไฮดราชี้ไปที่ทาง Galliot กล่าว
“ สิ่งที่เราเรียนรู้จากสิ่งมีชีวิตธรรมดา ๆ แบบนี้บอกเราว่าการทดสอบประเภทใดที่เราสามารถทำได้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพื่อทำความเข้าใจให้ดีขึ้น” เธอกล่าว "มันทำให้เรามีทิศทาง"
