A testrészek regenerálásának képessége meglepően gyakori képesség az állatvilágban. Ha levágjuk le egy axolotl lábát, egy tengeri csillag karját vagy egy szalamandra farkát, ezek egy-két hónapon belül visszanőnek. A kutatók pedig nemrégiben azt is megállapították, hogy ezek a regenerációs erők közös genetikai gyökerekre vezethetők vissza. A kígyókarúak újonnan szekvenált genomja feltárta, hogy az állatok számos olyan gént használnak a végtagjaik újranövesztéséhez, amely a távolabbi rokon fajoknál is aktiválódik hasonló helyzetekben. Ez arra utal, hogy ez a mechanizmus nem egymástól függetlenül fejlődött ki az állatvilág különböző részein, hanem egy közös őstől ered, és bizonyos leszármazási vonalakon több százmillió éven át fennmaradt.

„Ami igazán szembetűnő volt számomra, hogy a regenerálódni képes élőlények nagy része rendelkezik ezzel a közös sejtnövekedési programmal” – mondja Shruti Naik, a Mount Sinai Icahn orvostudományi karának regenerációs biológusa, aki nem vett részt az új vizsgálatban. „Ez a kutatás lehetővé teszi számunkra a regenerációs képesség különböző evolúciós vonalakon átívelő összehasonlító vizsgálatát. Madártávlatból ad képet a jelenségről.”

A kígyókarúak öt vékony karral rendelkeznek, amelyek egy központi korongból indulnak ki. Sok tüskésbőrű képes regenerálni a végtagjait, ha elveszti őket, de a kígyókarúak ezt óriási sebességgel teszi, mondja Elise Parey, a University College London genetikusa, az új kutatás eredményeiről beszámoló tanulmány vezető szerzője. Az egyik faj, az Amphiura filiformis mindössze 4 hét alatt teljesen visszanöveszti a karját, ami fontos modellé teszi a regeneráció genetikai alapjainak tanulmányozásához.

A Nature Ecology & Evolution című folyóiratban július 19-én megjelent új tanulmányukban Parey és csapata arról számol be, hogy először szekvenálták a kígyókarúak genomját, és a szekvencia segítségével feltárták, hogyan alakultak ki a regenerációs képességek. Az A. filiformis genomjának a tengeri uborkák, tengeri sünök és tengeri csillagok genomjával való összehasonlításával a csapat rekonstruálta, hogyan fejlődtek a kígyókarúak azóta, hogy mintegy 500 millió évvel ezelőtt különváltak ezektől a csoportoktól. Megállapították, hogy a kígyókarúak több jelentős genetikai változáson mentek keresztül, mint a többi tüskésbőrű, beleértve a regenerációban részt vevő gének számának bővülését is.

A kutatócsoport ezután megvizsgálta, hogy mely gének aktívak a regeneráció különböző szakaszaiban: több mint 3500 kígyókarú karját vágták le, és a következő napokban és hetekben a karok visszanövekedése során mérték az RNS-szintet. Azt találták, hogy a regeneráció kezdeti szakaszában, amikor a seb gyógyulni kezdett, a kígyókarúak olyan géneket fejeznek ki, amelyeket viszonylag a közelmúltban alakultak ki. A regeneráció proliferatív szakaszában azonban, amikor a sejtek gyorsan osztódnak, hogy pótolják az elveszett szöveteket, olyan ősi géneket vetnek be, amelyek több százmillió évvel ezelőtt alakultak ki.

Ez azt sugallja, hogy a kígyókarúak egy még ősibb elődtől örökölték a végtagok regenerálásának képességét – és hogy más állatok is hasonló forrásból szerezhették regenerációs képességeiket. Ennek az elméletnek a teszteléséhez a kutatócsoport összehasonlította a kígyókarúak regeneráció során kifejeződő génjeit két olyan távoli rokon hasonló adataival, amelyek a testrészek újranövesztéséről ismertek: az axolotlok (Ambystoma mexicanum) és a Parhyale hawaiensis, egy apró tengeri rákféle adataival. A szakértők megállapították, hogy mindhárom állatban közösek azok a gének, amelyek a regeneráció során aktívak, különösen a későbbi, proliferációs fázisban. Ez a kutatók szerint a regeneráció közös ősi eredetére utal, nem pedig arra, hogy a fajok egymástól függetlenül fejlesztették volna ki ezeket a képességeket.

„A most vizsgált élőlények egyértelműen regenerációs szuperképességekkel rendelkeznek” – mondja Naik. „Ez figyelemre méltó részleteket árul el arról, hogy az evolúció hogyan tette lehetővé a fajok túlélését.” Az állatok regenerációs mechanizmusainak összehasonlítása segíthet a kutatóknak megérteni, hogy az ember és más emlősök miért nem képesek regenerálódni. Ahogy Naik mondja: „Az ilyen jellegű vizsgálatok idővel el fogják árulni, hogy mi kell ahhoz, hogy elkezdjük átprogramozni a saját szerveinket és szöveteinket, hogy regeneratívabbá váljanak. Ez a legnagyobb kihívás ezen a területen.”