Канадские биологи выяснили, что отрезанные щупальца и трубчатые ножки арктического морского огурца Psolus fabricii способны сохраняться живыми в обычной морской воде больше 3 лет. За это время отделенные части тела не просто не погибли, но и затянули раны, перестроили свою внутреннюю структуру и начали получать питательные вещества прямо из окружающей среды.
До этого считалось, что сложная ткань, отделенная от организма, неизбежно разрушается и быстро погибает. Речь идет о ткани, в которой есть нервы, мышцы, кожа и соединительные волокна. Ученые давно умеют поддерживать жизнь отдельных клеток в лабораторных условиях, в том числе очень долго, но для этого нужны стерильная среда, защита от микробов и постоянное питание специальными растворами.
Сохранить такую сложную многоклеточную ткань живой в естественной среде раньше считали невозможным. Хотя морские звезды и морские огурцы умеют заново отращивать утраченные части тела, сами оторванные фрагменты обычно сгнивают уже через несколько недель.
Авторы работы, опубликованной в журнале Science Advances, решили проверить, насколько велики способности к восстановлению у тканей морского огурца Psolus fabricii. Для этого зоологи отрезали у животных трубчатые ножки и щупальца, а затем поместили их в аквариумы с нефильтрованной проточной морской водой. Никакой лекарственной помощи или дополнительного питания этим тканям не давали. Для сравнения в соседние аквариумы положили фрагменты морских звезд и морских ежей.
Через 3 года контрольные образцы морских звезд и ежей, как и ожидалось, погибли. При этом ткани морского огурца остались живы. Раны на месте среза у них закрылись всего за 6 дней. С помощью флуоресцентных меток ученые увидели, что в оторванных ножках продолжаются активные процессы: появляются новые клетки, а старые клетки проходят программируемое разрушение.
Чтобы понять, откуда отделенная ткань берет энергию, если у нее нет ни кровеносной системы, ни желудка, биологи добавили в аквариумы аминокислоты с тяжелым изотопом азота. Анализ показал, что оторванные ножки действительно поглощают органические вещества прямо из морской воды.
Исследование также показало, что такие ткани способны действовать очень самостоятельно. После отделения от тела ножка, по сути, перестраивала себя под новые условия. Мышцы ей больше не были нужны, и иммунные клетки внутри ткани начинали поглощать собственные мышечные волокна. Полученные вещества шли на выживание и перестройку. На месте мышц постепенно формировалась более прочная соединительная ткань.
При этом отрезанные щупальца сохраняли нервную сеть. На протяжении всего опыта они продолжали двигаться и сжиматься в ответ на прикосновения. Это показало, что даже после отделения от тела ткань сохраняла сложные функции.
Выжить в нестерильной воде этим частям тела помогала иммунная защита. В первые 48 часов после ампутации иммунные клетки, которые называются целомоцитами, перемещались из центральных участков ткани к месту среза. Там они накапливались по краям раны и поглощали болезнетворные микроорганизмы и мертвые клетки.
После этого целомоциты вместе с захваченными остатками либо выбрасывались наружу в воду, либо скапливались во внутренней полости ножки. Когда края раны полностью стягивались, количество этих клеток уменьшалось до обычного уровня. Дополнительно ткань защищали псолусозиды — природные токсические вещества, которые выделяет морской огурец и которые подавляют развитие микроорганизмов.
Исследователи дали этому необычному явлению собственное название — «LiPfe». По их мнению, такая клеточная автономность морских огурцов может стать удобной и более доступной моделью для изучения старения, заживления ран и борьбы с инфекциями без использования лабораторных мышей.
