Можно ли отрастить себе чужую голову?
Под влиянием внешних условий планария может вырастить себе голову другого вида – правда, потом чужая голова всё равно превратится в свою.
В начале нынешней осени все бурно обсуждали идею одного итальянского хирурга пересадить человеческую голову с больного тела на какое-нибудь более здоровое (донором головы должен стать российский программист с тяжёлым заболеванием под названием спинальная мышечная атрофия, при которой человек постепенно теряет подвижность). Идея более чем смелая, хотя, надо признаться, известны успешные эксперименты по пересадке головы у животных. Но было бы намного проще, если бы взамен старой мы могли вырастить новую голову, лучше прежней, более красивую и умную – что, конечно, звучит ещё более фантастично. Однако именно это удалось сделать исследователям из Университета Тафтса.
Сразу скажем, что Майкл Левин (Michael Levin) и его коллеги экспериментировали не с крысами, не с собаками, вообще не с позвоночными, а с плоскими червями планариями. Планарии известны феноменальной способностью к самовосстановлению: даже если им отрезать голову, на её месте вырастет новая (считается, что своими выдающимися регенеративными умениями они обязаны обилию стволовых клеток, составляющих 20% их тела). И, само собой разумеется, что новая голова будет такой же, как отрезанная – той же формы и с теми же соединениями нервных клеток в мозге, присущих данному виду. Однако биологам удалось сделать так, что на теле планарии одного вида вырастала голова, принадлежащая планарии другого вида.
Когда у червя Girardia dorotocephala отрезали голову, у него начинали работать стволовые клетки, стремящиеся возместить потерю. Клетки общаются друг с другом химическими и электрическими сигналами – без постоянных контактов они не смогут сформировать орган; электрические же сигналы здесь задействованы потому, что часть их превращается в нейроны мозговых ганглиев. Оказалось, что если изменить систему контактов между ними, «отредактировать» белковые каналы между клетками, блокируя одни и оставляя рабочими другие, то на теле G. dorotocephala вырастет голова планарии Schmidtea mediterranea, или Dugesia japonica, или Polycelis felina. Разумеется, какие-то головы появлялись в таком случае чаще – свою роль играла эволюционная близость видов. Но, так или иначе, новая голова и по форме, и по внутреннему устройству нейронных цепей принадлежала другой планарии. Правда, как пишут авторы работы в International Journal of Molecular Sciences, держалась чужая голова сравнительно недолго: через несколько недель после завершения регенерации она начинала превращаться в ту, которая и должна быть на этом теле.
Полученные результаты ещё раз подтверждают, что в формировании органа участвуют не только гены, но и конкретные условия, в которых он формируется. Конечно, такое вмешательство в развитие, которое устроили исследователи для планарий, вряд может случиться само по себе, но генетическая программа всё-таки значительно уступила вмешательству – то есть, по крайней мере, у червей форма головы и её устройство не так уж жёстко детерминируется генами. Вряд ли такой фокус пройдёт с высшими животными, и на теле шимпанзе голову гориллы нам не вырастить, но какие-то отдельные молекулярно-клеточные процессы, обеспечивающие индивидуальное развитие, вполне могут быть столь же пластичными, как и «программа головы» у червей. И, возможно, некоторые генетические дефекты, вызывающие пороки развития, можно скорректировать внешним вмешательством, не залезая в последовательность ДНК.
Напоследок же вспомним ещё одну удивительную черту планарий: два года назад лаборатория Майкла Левина опубликовала в Journal of Experimental Biology статью, в которой говорилось, что у этих существ новая голова помнит то, что было в старой. Если планарию, которая вообще-то любит затенённые, потайные места, учили не бояться света и искать еду на открытом пространстве, а потом отрезали ей голову, то потом, отрастив новую голову, она каким-то образом вспоминала, что она может искать корм на свету. Как так получается, пока неизвестно: то ли запоминание сопровождается какими-то изменениями в ДНК, так что червь учится как бы весь целиком, а не только головой, то ли другие части тела берут в какой-то степени на себя функции центральной нервной системы.
