Как аксолотли отращивают конечности? Учёные нашли «выключатель» регенерации и в нашем теле

Очаровательная «улыбка» и причудливые внешние жабры сделали аксолотля звездой аквариумов и интернет-мемов. Но за этой почти мультяшной внешностью скрывается одна из самых интригующих загадок современной биологии. Эта саламандра обладает способностью, которая веками казалась людям достоянием мифов, — она умеет отращивать утраченные части тела. Не просто заживлять раны, а воссоздавать сложные структуры: конечности, участки спинного мозга и даже части головного.

Вопрос, который долгое время занимал учёных, был не «как?», а скорее «откуда он знает?». Как организм аксолотля понимает, что после потери кисти нужно отрастить именно кисть, а не вторую лапу от плеча? В этом и заключается тайна так называемой позиционной памяти — биологического «GPS», который безошибочно указывает клеткам их место в общей схеме тела. И недавние исследования, похоже, позволили нам заглянуть в эту «инструкцию по сборке».

Забытая инструкция, или проблема позиционной памяти

Представьте, что вы строитель, которому поручили восстановить разрушенный этаж здания, но у вас нет чертежей. В лучшем случае вы сможете заделать дыру в стене, поставив грубую «заплатку». Примерно так и поступает человеческий организм: при серьёзной травме наши клетки формируют рубец из соединительной ткани — функциональную, но простую заплатку.

Аксолотль же, в отличие от нас, свой «чертёж» не теряет. Его клетки точно знают, где они находятся — у плеча, локтя или на кончиках пальцев — и что именно нужно достроить. Эта способность, как выяснила команда под руководством профессора Джеймса Монагана из Северо-Восточного университета, закодирована на химическом уровне.

Химический компас: ретиноевая кислота

Ключом к разгадке стала ретиноевая кислота. Это вещество знакомо многим — его производное, ретинол, активно применяется в косметологии. В организме и человека, и аксолотля эта молекула играет важную роль в развитии. Но у саламандры она выполняет ещё и функцию навигатора.

Монаган обнаружил, что в конечности аксолотля существует градиент концентрации этой кислоты. Проще говоря, у основания лапы (в плече) её очень много, а по мере приближения к кончикам пальцев её становится всё меньше и меньше. За расщепление кислоты отвечает специальный фермент, которого, соответственно, больше в кисти и меньше в плече.

Именно этот градиент и служит системой координат. Регенеративные клетки, фибробласты, «считывают» уровень ретиноевой кислоты и получают точный сигнал о своём положении. Высокая концентрация — «мы у плеча, нужно растить всю руку». Низкая концентрация — «мы у запястья, восстанавливаем только кисть».

Чтобы доказать, что дело именно в этом, учёные пошли на смелый эксперимент, который сам Монаган в шутку назвал «франкенштейновским». Они искусственно повысили концентрацию ретиноевой кислоты в ране на месте утраченной кисти. Обманутые клетки получили сигнал, соответствующий плечу, и в результате аксолотль отрастил целую дублированную конечность. Звучит жутковато, но для науки это был триумф: гипотеза о химическом компасе блестяще подтвердилась.

В поисках «кнопки» внутри клетки: ген shox

Итак, сигнал найден. Но как он работает внутри клетки? Какую «кнопку» нажимает ретиноевая кислота, чтобы запустить программу роста? Следующим шагом для команды Монагана стал поиск генов-мишеней.

И такая мишень была найдена. Ею оказался ген под названием shox. Учёные заметили, что его активность напрямую связана с уровнем ретиноевой кислоты. Чтобы проверить его роль, ген shox просто «выключили» из генома аксолотля с помощью технологии CRISPR-Cas9. Результат оказался поразительным: животные стали отращивать аномально короткие конечности с кистями нормального размера.

И тут исследователей ждал главный сюрприз. Точно такой же дефект — непропорционально короткие конечности — наблюдается у людей с мутацией в гене shox! Это открытие стало важнейшим связующим звеном. Оно доказывает, что в основе развития и регенерации у таких разных видов, как человек и саламандра, лежат одни и те же фундаментальные генетические механизмы. Мы используем тот же «инструментарий», просто у аксолотля он всегда под рукой, а у нас — убран в дальний ящик после завершения эмбрионального развития.

От улыбки аксолотля к медицине будущего

Так что же всё это значит для нас? Неужели скоро мы сможем отращивать пальцы и руки? До этого, конечно, ещё далеко. Проблема в том, что наши фибробласты, в отличие от фибробластов аксолотля, «оглохли» к сигналам ретиноевой кислоты. Вместо того чтобы запустить программу восстановления, они по привычке производят коллаген для формирования шрама.

Задача учёных — найти способ «включить слух» нашим клеткам. Заставить их снова прислушаться к сигналам, которые управляли их работой, когда мы были ещё эмбрионами. Ведь вся информация о том, как построить руку или ногу, по-прежнему записана в нашей ДНК.

Работа Монагана — это не просто любопытное наблюдение за экзотическим животным. Это фундаментальный сдвиг в понимании регенерации. Мы переходим от простого восхищения «магией» природы к расшифровке её конкретных механизмов: химических градиентов и генетических переключателей. И хотя до клинического применения ещё годы исследований, путь к медицине, способной не просто лечить, а восстанавливать утраченное, становится всё чётче. И дорогу нам освещает скромная улыбка мексиканской саламандры.