Отрубленные конечности морского огурца, похоже, не умирают.

Они, кажется, реорганизуют свои ткани, а затем просто продолжают жить.

Фото: Джеральд Корси Фото: Джеральд Корси

Органы, конечности, отростки и другие сложные ткани обычно быстро разлагаются при отделении от организма-хозяина. За прошедшие годы биологи добились определенных успехов в поддержании их жизнеспособности вне тела — от этого зависит трансплантация органов, — но это всегда требовало стерильной среды и богатых питательными веществами питательных сред, содержащих факторы роста. Однако теперь ученые обнаружили, что фрагменты ткани, удаленные у вида морских огурцов Psolus fabricii, могут жить неограниченно долго, если их оставить в обычной морской воде.

«Это естественное бессмертие тканей», — сказала Сара Джобсон, исследовательница из Мемориального университета Ньюфаундленда и ведущий автор исследования. «Ткани, которые так легко выживают, — это нечто неслыханное. Мы никогда ничего подобного не видели».

Начало LiPfe

Psolus fabricii — это вид морских огурцов, обитающий в холодных водах Атлантического и Северного Ледовитого океанов. Его нижняя сторона, известная как подошва, мягкая и окружена полосой трубчатых ножек, которые он использует для удержания на камнях. Оказавшись на камне, он опускает мягкие, разветвленные щупальца в воду, чтобы питаться взвешенными частицами. Поскольку эти морские огурцы обитают в суровых условиях, их ноги и щупальца часто повреждаются и теряются. Поэтому эволюция наделила эти места обитания невероятно высокой способностью к регенерации.

Хотя морские огурцы легко восстанавливают эти части, у них нет регенерации всего тела, как у плоских червей и некоторых морских звезд. Отсеченные части не вырастают в новых морских огурцов. Но, как оказалось, они и не умирают.

«Мы не ставили перед собой цель найти бессмертные ткани, — сказал Джобсон. — Наша лаборатория специализируется на морских огурцах, и этот морской огурец уже использовался в других исследованиях. Одна из моих коллег случайно заметила, что его ампутированная ткань продолжала жить, казалось, заживала и выживала, и ей не пришлось предпринимать никаких особых мер для ее сохранения. Это было случайное открытие».

Это случайное открытие быстро переросло в организованный долгосрочный эксперимент. Исследователи взяли удаленные амбулакральные ножки, группы амбулакральных ножек и щупальца у P. fabricii и обнаружили, что все они выжили, будучи помещены в естественную, нестерильную морскую воду.

«Мы исследовали все образцы, но в основном сосредоточились на амбулакральных ножках», — сказал Джобсон. Когда амбулакральные ножки были отсечены, край раны представлял собой скопление отсутствующей или фрагментированной эпидермальной и соединительной ткани. В течение двух дней экспланты начали сбрасывать эту поврежденную ткань. Внутри организма большой приток целомоцитов, иммунных клеток морского огурца, устремился из внутренних соединительных тканей к поврежденному участку, по-видимому, для облегчения защиты организма и регенерации.

К шестому дню здоровая ткань свернулась внутрь, полностью запечатав место раны; отсеченный орган более или менее восстановил свою работоспособность.

Оказалось, что эксплантаты LiPfe не просто выживали; они активно перестраивали свою архитектуру, чтобы адаптироваться к новому, отсеченному состоянию. Сначала произошло уменьшение в размерах. В течение первой недели ткань уменьшилась примерно на 23 процента в диаметре. Со временем тенденция стабилизировалась и обратилась вспять. Через 60–120 дней после иссечения LiPfe вернулись к своему первоначальному размеру, а через год они стали на 12 процентов больше, чем были при первом удалении из организма-хозяина.

Исследователи представили эти ткани как совершенно новый класс живого материала, который они назвали LiPfe — живые бессмертные экспланты P. fabricii. И со временем LiPfe продемонстрировали впечатляющие результаты.

Метаморфоза

Внутреннее строение трубки, прикрепленной к морскому огурцу, включает в себя смесь эпидермальной ткани, соединительной ткани, нервного сплетения, мышечной ткани и внутреннего просвета. Однако отделенные экспланты начали активно расщеплять части себя, которые больше не были полезны. Мышечная ткань, которая первоначально составляла 17 процентов экспланта, постепенно была поражена целомоцитами, которые расщепили мышцу на мелкие кусочки и разрушили ее структуру. Через 180 дней мышечная ткань и просвет полностью исчезли из экспланта.

На их месте разрослась соединительная ткань, став доминирующей структурой. Коллагеновые фибриллы в ней начали слипаться, образуя прочные полосы или исчерченность, похожие на исчезнувшие мышцы. К концу первого года соединительная ткань составляла 74 процента экспланта, в то время как эпидермальная ткань истончилась, занимая всего 20 процентов.

Изменился и внешний вид. Эксплантаты поменяли цвет с красного или оранжевого на более светлый белый или розовый. Клетки с красным пигментом слипались в небольшие агрегаты и мигрировали к центру ткани, делая внешние края эксплантатов все более прозрачными.

За год экспланты LiPfe восстановились, превратившись в похожие на инопланетные полупрозрачные шары с большой красной клеточной массой в центре.

Однако у них не развились никакие отверстия или что-либо, хотя бы отдаленно напоминающее пищеварительную систему. «Один из первых вопросов, который у нас возник, заключался в том, как им удается поддерживать клеточную энергию», — сказал Джобсон.

Кормление шаров

Чтобы проверить, как LiPfe поддерживает свою жизнеспособность, команда Джобсона подвергла его экспланты воздействию изотопно меченых аминокислот и аммония. Через шесть дней после удаления тканей наблюдался значительный скачок в поглощении растворенных аминокислот. LiPfe напрямую поглощал питательные вещества из окружающей морской воды, чтобы обеспечить восстановление тканей и выживание. И они могли выживать очень долго.

Ученые отметили, что некоторые экспланты амбулакральных ножек годами выживали, просто свободно лежа на дне резервуаров, покрытые слоем твердых частиц и окруженные другими живыми организмами. Другие были полностью погребены под 10 миллиметрами ила и сохранили ту же морфологию: округлую форму, прозрачный край и красное ядро. Единственное, что, по-видимому, могло им навредить, — это близость к разлагающимся тканям других видов. «Это заставляло их бороться за выживание», — сказал Джобсон. «Я думаю, что их иммунная система не могла справиться с токсинами или вредными веществами».

Команда исследователей также обнаружила, что бессмертие отсеченных тканей, насколько нам известно, является уникальной особенностью P. fabricii. Ученые провели сравнительные эксперименты на эксплантированных тканях родственных видов морских огурцов, и ни один из них не показал эквивалентной выживаемости тканей.

Огурцы-зомби

В 1951 году врачи больницы Джона Хопкинса в Балтиморе взяли образец злокачественной опухоли шейки матки у Генриетты Лакс, 31-летней матери пятерых детей. Позже, культивируя эти клетки, они заметили, что они удваиваются каждые 24 часа, образуя, казалось бы, бесконечный цикл. Клетки HeLa, названные в честь пациентки, стали первым случаем клеточного бессмертия, обнаруженным у человека. «Это произвело революцию в клеточной биологии и во многих медицинских исследованиях», — говорит Джобсон.

Однако клетки HeLa представляли собой лишь один тип клеток. LiPfe предлагает новую экспериментальную модель, которая позволяет ученым работать со структурированным фрагментом животной ткани, сохраняющим собственную иммунную активность, клеточный цикл и потребление питательных веществ, без этических проблем, связанных с экспериментами на живых животных. «На эволюционном древе морские огурцы относительно близки к млекопитающим, и ранее отмечалось, что они обладают потенциалом для междисциплинарных исследований», — сказал Джобсон.

Авторы исследования также отмечают, что обнаружение естественно бессмертных сложных тканей бросает вызов нашим традиционным представлениям о том, что на самом деле означает быть живым. «Нам часто задают вопрос: „А эти ткани на самом деле живые?“ И вот тут начинается своего рода философский вопрос — мы с любовью называем их зомби», — сказал Джобсон.

Экспланты LiPfe не мертвы, потому что их ткани не разлагаются и не деградируют, а также поглощают питательные вещества. С другой стороны, шаровидные организмы LiPfe не размножаются, а размножение — одна из фундаментальных характеристик жизни. «Они не вырастают в нового морского огурца, а перестраиваются в форму, которая лучше всего подходит им в их нынешнем состоянии», — сказал Джобсон. «Таким образом, они, похоже, функционируют как совершенно новое образование».

Прежде чем разрешить философские дилеммы, связанные с LiPfe, команда хочет сначала понять основы. Первый вопрос заключается в том, как на самом деле работает бессмертие тканей у P. fabricii. «Есть ли что-то уникальное, редкое, необычное, чего мы не видели у других морских огурцов, что позволяет им это делать?» — задался вопросом Джобсон. Второй вопрос — зачем это вообще нужно: имеет ли эта способность эволюционную роль или это просто побочный продукт очень высокой регенеративной способности.

Наконец, мы до сих пор не знаем, как долго живут морские огурцы P. fabricii с их бессмертными тканями. «Это отличный вопрос», — сказал Джобсон. «К сожалению, существует очень мало инструментов, которые позволяют определять возраст морских огурцов».

Science Advances, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aeb1394

Источник: arstechnica.com