Planarier og regeneration:

Linda Crampton er forfatter og lærer og har en eksamensgrad i biologi. Hun elsker at studere naturen og skrive om levende væsener.

Dugesia subtentaculata

Eduard Sola, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 License

Hvad er en planarier?

For mange biologistuderende fremkalder ordet “planarier” et billede af en mærkelig fladorm med krydsede øjne og en utrolig evne til at regenerere sig selv. Selv små stykker af en planarie kan regenerere manglende kropsdele og danne et komplet individ. Dyret er populært i skolelaboratorier og i videnskabelig forskning. Nylige opdagelser om dens biologi kan hjælpe os i vores søgen efter at udløse regenerering af menneskelige væv, organer og kropsdele.

Flere arter betegnes som planarier, selv om mange af dem ikke tilhører slægten Planaria. Dugesia bruges f.eks. ofte som planarier i skolelaboratorier. Planarier er ferskvandsdyr, der har mange karakteristika til fælles, herunder de fleste af deres anatomiske kendetegn og deres evne til at regenerere sig. Det er små væsener, der kan ses med det blotte øje, men som bedst kan ses i et mikroskop. Forskere gør nogle interessante opdagelser om deres celler og adfærd.

Størrelse på typiske planarier fra laboratoriet

Rev314159, va flickr, CC BY-ND 2.0 License

Planarier hører til slægten af fladorme, eller phylum Platyhelminthes. Fylums navn kommer af de græske ord platy, som betyder flad, og helminth, som betyder orm. Bændelorme og flukes er også fladorme.

Udvendige kendetegn

Som navnet på deres stamme antyder, har planarierne en fladtrykt krop. Deres farve varierer. De bevæger sig ved en glidende og bølgende bevægelse. Deres “øjne” er i virkeligheden øjenpletter (eller ocelli), der kan registrere lysets intensitet, men som ikke kan danne et billede.

Planarier har ofte et ørelignende fremspring på hver side af kroppen ved siden af øjnene. Disse fremspring kaldes ørepropper. De spiller ikke en rolle i hørelsen, som navnet måske antyder, men indeholder i stedet kemoreceptorer til at registrere kemikalier. De er også følsomme over for berøring. Øreringe hjælper en planarie med at finde føde.

En planarias mund er placeret cirka halvvejs nede på undersiden af kroppen. Hos mange individer kan man se en stavlignende struktur ved siden af munden og under overfladen af dyret. Dette er svælget, en rørformet struktur, der fører til resten af fordøjelseskanalen. En planarie strækker sin svælg ud gennem munden for at suge føde op. Alle planarier har et svælg og ernærer sig på denne måde, selv om strukturen ikke er synlig udvendigt.

Fortøjelses- og udskillelsessystem

En planarie har et fordøjelsessystem, et udskillelsessystem og et nervesystem, men intet åndedræts- eller kredsløbssystem. Ilten kommer ind i kroppen og transporteres til dyrets celler ved diffusion. Kuldioxid forlader cellerne og bevæger sig til kroppens overflade via den samme proces. Dyrets tynde krop gør det praktisk muligt at foretage gasudveksling uden særlige strukturer.

fordøjelse

Planarier er kødædere og skaffer deres føde ved hjælp af rovdyr eller ådsler. Det muskuløse svælg strækker sig ud gennem munden for at samle føde op og trækker sig derefter ind i kroppen. Svælget fører til en forgrenet fordøjelseskanal. Næringsstoffer fra føden diffunderer gennem væggen i denne kanal og ind i dyrets celler. Ufordøjelig føde frigives gennem munden. Planarier har ingen anus.

Udskillelse

En planariums krop indeholder rørformede strukturer kaldet protonephridier, som indeholder flammeceller. Flammecellerne indeholder trådlignende strukturer kaldet flageller. Flagellerne slår, hvilket minder observatører om en flimrende flamme og giver cellerne deres navn. De bankende flageller flytter væske, der indeholder affaldsstoffer, ud af kroppen gennem porer på dyrets overflade.

Structure of a human neuron, eller en nervecelle

National Cancer Institute, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 license

Strukturen ovenfor er et pattedyrs neuron, ikke et planarier neuron, men den viser forholdet mellem cellelegemet og axonet hos planarierne. Axonet er forlængelsen fra cellelegemet.

Nervesystem

Hovedet på en planarie indeholder to sammenhængende ganglier, som er kendt som hjerneganglierne. Et ganglie er en masse af nervevæv, der består af cellelegemer fra neuroner. Cellekroppen indeholder kernen og organellerne i en neuron. En forlængelse fra cellekroppen, kaldet et axon, overfører nerveimpulsen til det næste neuron. Nerverne hos en planarie indeholder et bundt af axoner.

Nerverne strækker sig fra hjerneganglierne gennem planariens krop, som indeholder andre ganglier. Ganglier og nerver danner et stige-lignende nervesystem, som vist på illustrationen nedenfor.

De forbundne ganglier i hovedet på en planarie bliver nogle gange omtalt som en hjerne, selv om de danner en meget enklere struktur end vores hjerne. Ikke desto mindre er aktiviteten i dyrets “hjerne” interessant. Denne aktivitet bliver undersøgt i indlærings- og farmakologiske eksperimenter med dyret.

Nervesystem hos en planarie

Putaringonit, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 License

Kroppen hos en planarie indeholder muskler, der strækker sig i flere retninger. Dens underside producerer slim og har mange hårlignende strukturer kaldet cilia. Disse egenskaber gør det muligt for dyret at bevæge sig over overflader ved hjælp af en glidende bevægelse, mens cilierne slår. Planarier svømmer også gennem vand.

Forplantningssystem

Nogle arter af planarier formerer sig både seksuelt og aseksuelt. Andre formerer sig kun aseksuelt. De arter, der kan reproducere sig seksuelt, indeholder både æggestokke og testikler og er derfor hermafroditter. Der udveksles sæd mellem to dyr under parringen. Æggene befrugtes indvendigt og lægges i kapsler.

Ved aseksuel formering adskiller haleenden af en planarie sig fra resten af kroppen. Halen udvikler et nyt hoved, og hovedenden af dyret udvikler en ny hale. Som følge heraf produceres der to individer.

Stamceller

Planarier kan regenerere manglende dele på grund af den udbredte tilstedeværelse af stamceller. En stamcelle er uspecialiseret, men kan producere specialiserede celler, når den stimuleres korrekt. Planariernes stamceller er kendt som neoblaster. Neoblasternes karakter og de processer, der opstår, når regenerationen aktiveres og udføres, er stadig ved at blive undersøgt.

Mennesker har også stamceller, men i et mere begrænset omfang end planarier. Cellerne har en egenskab, der kaldes potens, og de klassificeres som følger.

  • Totipotente stamceller kan producere alle celletyper i kroppen plus cellerne i moderkagen.
  • Pluripotente celler kan producere alle celletyper i kroppen, men ikke cellerne i moderkagen.
  • Multipotente celler kan producere flere typer specialiserede celler.
  • Unipotente celler kan kun producere én type specialiseret celle.

Stamcellerne i planarier er pluripotente (eller det er i hvert fald dem, der er blevet undersøgt). Der er så mange af dem i hele kroppen, at selv et lille stykke af en planarie indeholder cellerne.

Videoen nedenfor viser en planarie, der bliver skåret i to dele og derefter vokser til to organismer. Biologer antager, at fordi planariernes nervesystem er så meget enklere end vores, føler de ikke smerte på samme måde som vi gør. Dette er dog blot en antagelse.

Evne til at regenerere

Nye individer, der produceres ved at skære en bestemt planarie i stykker, er genetisk identiske med deres “forælder”. Selv når kroppen skæres i mere end hundrede stykker, vil hvert stykke vokse til et komplet dyr. I det nittende århundrede hævdede en videnskabsmand ved navn Thomas Hunt Morgan, at 279 stykker af en planarie vil regenerere nye individer.

Det er ikke nødvendigt at skille en planarie helt i stykker for at udløse regenerering. Hvis hovedet skæres midt over, mens resten af kroppen forbliver intakt, regenererer hver halvdel af hovedet den manglende del. Resultatet er, at dyret ender med at have to hoveder. Regenerering hos en planarier tager omkring syv dage eller nogle gange lidt længere tid.

Fakta om planariernes regenerering

  • Hvis dens neoblaster er ødelagt af stråling, er en planarie, der er blevet skåret, ude af stand til at regenerere de manglende dele og dør i løbet af få uger.
  • Hvis nye neoblaster transplanteres til et bestrålet dyr, genvinder det sin evne til at regenerere.
  • Når en del af en planarie amputeres, rejser neoblaster til såret og danner en struktur, der kaldes et blastema. Produktionen og differentieringen af nye celler sker i denne struktur.
  • Stykker, der er fremstillet fra to områder af en planaries krop, er ikke i stand til at regenerere et helt dyr. Disse områder er svælget og hovedet foran øjenpletterne.

Forskerne undersøger de signalprocesser, der fortæller neoblaster, at de skal vandre til det skadede område og derefter producere en række specialiserede celler. Forskningen er vigtig for forståelsen af stamcellers adfærd i planarier og måske i mennesker.

Nye tendenser inden for forskning: Gener og RNA

Celler frigiver signalmolekyler for at påvirke andre celler. Molekylerne er ofte proteiner. De gør deres arbejde ved at forbinde sig med receptorer på overfladen af andre celler, som også er proteiner. Foreningen af et signalmolekyle og dets receptor udløser en bestemt reaktion i modtagercellen.

DNA’et i en celles kerne indeholder kodede instruktioner til fremstilling af de proteiner, som en organisme har brug for, herunder dem, der fungerer som signalmolekyler. Koden til fremstilling af et bestemt protein transskriberes til et molekyle messenger-RNA, som sendes til ribosomerne uden for kernen. Her fremstilles det pågældende protein.

Hvert gen i et DNA-molekyle koder for et bestemt protein. Nogle planarierforskere fokuserer deres undersøgelser på gener og RNA-transskriptioner (messenger RNA, der er transskriberet fra et specifikt gen i et DNA-molekyle). Disse undersøgelser kan give ny indsigt i dyrenes regenereringsproces.

Et af planariernes stamcellegen, som menes at være involveret i regenerering, kaldes piwi (udtales pee-wee)-genet. Vi har et nært beslægtet gen i vores sæd og æg. Det spiller også en rolle for aktiviteten af vores stamceller. Nogle af de andre gener, der er involveret i planariernes regeneration, ligner dem, der findes hos mennesker. Måske vil vi en dag lære at bruge disse gener til regenerering af menneskelige kropsdele.

Schmidtea mediterranea

Alejandro Sanchez Alvarado, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5 License

Schmidtea mediterranea er en populær planarie i den videnskabelige forskning. Den er hjemmehørende i Europa og har en fremragende evne til at regenerere.

Nb2 Celler

Et forskerhold fra USA har gjort nogle interessante opdagelser om planariernes stamceller. Forskerne har udviklet en ny metode til at identificere og klassificere planariske neoblaster. Som følge heraf har de opdaget tolv typer neoblaster, herunder en type, som de kalder subtype 2 eller Nb2.

Nb2 er pluripotent og har et protein på overfladen, der hedder tetraspanin. Proteinet er kodet i et gen kaldet tetraspanin-1. Tetraspanin er faktisk navnet på en familie af proteiner. Vores kroppe indeholder nogle medlemmer af denne familie. Hos mennesker er proteinerne involveret i celleudvikling og -vækst.

Forskerne har opdaget følgende fakta om Nb2-cellernes adfærd.

  • Når forskerne skar planarierne op, fandt de ud af, at bestanden af Nb2-celler i hver halvdel steg hurtigt.
  • Celler, der blev isoleret i laboratorieudstyr, overlevede en subletal strålebehandling.
  • Når planarier blev udsat for en strålingsdosis, der normalt ville have været dødelig, formerede en enkelt injiceret Nb2-celle sig og spredte sig derefter gennem dyrene og reddede dem.
  • Transkriptomet af en celle er summen af alle dens RNA-transskriptioner. Nb2-cellernes transkriptom er forskelligt under det normale liv, efter udsættelse for subletal stråling og under regenerering. Dette tyder på, at der laves et forskelligt sæt proteiner i hver situation.

Planaria torva

Holger Brandl et al, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 License

Mulig relevans for menneskets biologi

Det kan virke mærkeligt, at et væsen, der synes at være så forskelligt fra mennesker, kan indeholde oplysninger, der er relevante for vores biologi. På det cellulære niveau har planarier imidlertid meget til fælles med mennesker. Selv deres organer og systemer har visse ligheder med menneskets.

En forsker kalder planarierne for en in vivo Petriskål for pluripotente stamceller. Et in-vivo-forsøg udføres i levende væsener. Et in-vitro-forsøg udføres i laboratorieudstyr, f.eks. petriskåle. Eksperimenter udført i glasvarer kan være nyttige. De har dog begrænset værdi, fordi de mangler de interaktioner, der findes i levende kroppe. I planarierne er disse vekselvirkninger til stede. Studiet af dyrene kan føre til gennembrud i vores forståelse af menneskets biologi.

  • Information om fladorme fra Rice University
  • Introduktion til platyhelminthes fra University of California Museum of Paleontology
  • Fakta om planariernes regeneration fra Max Planck Institute for Molecular Medicine
  • Informationer om en nyopdaget neoblast fra tidsskriftet Science
  • Et resumé af ny Nb2-forskning fra tidsskriftet Cell

© 2018 Linda Crampton

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 29. juni 2018:

Tusind tak, Devika.

DDE den 29. juni 2018:

Du har underholdt mig med mange fakta og fascinerende titler. Dette er ingen undtagelse!

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 21. juni 2018:

Tak for besøget og den venlige kommentar, RTalloni. Jeg hader også at se regnorme i problemer!

RTalloni den 21. juni 2018:

Så interessant, og gysende! 🙂 Din skrift er altid indsigtsfuld og underholdende, hvilket gør de emner, du behandler, endnu mere fængslende.

Tænk på hvordan planarier tjener forskningsindsatsen for at forstå, hvor fantastiske celler er, er fascinerende ting. Det vil være godt for de studerende, og det giver os andre en masse at tænke over.

Så, når jeg arbejder i haven, virker det uundgåeligt, at en regnorm kommer i problemer med et redskab. Jeg håber altid, at det, jeg har hørt, er sandt, da jeg hader at se dem i problemer!

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 21. juni 2018:

Hej, Adrienne. Tak for besøget. Planarier har virkelig interessante træk. Det bliver interessant at se, om de hjælper os i fremtiden.

Adrienne Farricelli den 21. juni 2018:

Med sådanne interessante egenskaber er det ikke underligt, at planarier bliver brugt i forskningen. Forhåbentlig kan de give os mange svar.

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 20. juni 2018:

Tak for kommentaren, Liz.

Liz Westwood fra Storbritannien den 20. juni 2018:

Dette er en meget informativ og velresearchet artikel. Jeg føler altid, at jeg lærer en masse ved at læse dine artikler.

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 19. juni 2018:

Jeg kan også godt lide både etymologi og entomologi, Bede! Mange tak for kommentaren. Planarier er helt sikkert fantastiske skabninger.

Bede fra Minnesota den 19. juni 2018:

Jeg lærer altid nye ting af dine artikler, Linda. Planarier er simpelthen fantastiske skabninger, og at tænke på, at den menneskelige biologi kunne drage fordel af at studere deres regenerative evner er en grund til undren. Tak også for at du forklarede betydningen af græske ord. Etymologi eller entomologi – jeg kan lide dem begge.

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 19. juni 2018:

Hej, Dora. Jeg sætter pris på din kommentar. Planarier er usædvanlige skabninger. Det er interessant at udforske deres evner.

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 19. juni 2018:

Tusind tak, Manatita. Jeg håber, at planariernes forskning viser sig at være nyttig for mennesker. Vi kan måske opdage nogle vigtige fakta om vores biologi ved at studere dyrene.

Dora Weithers fra Caribien den 19. juni 2018:

Du gør en stor indsats for at fastholde vores interesse for disse mystiske væsner. Selvfølgelig er planarier vigtige. Regenerationsprocessen er meget interessant, og de ydre træk er så ulig det, vi gætter på, at de ville være. Som altid, tak for undervisningen.

manatita44 fra london den 19 juni 2018:

Fascinerende ting!

Særligt videoerne. Jeg tænkte, at planarier forskning muligvis kan hjælpe mennesker, men du rørte ved dette mod slutningen, især stamcellerne.

Vi er så avancerede nu intellektuelt, videnskabeligt og elektronisk. Så nogle svar er blot et spørgsmål om tid.

Endnu et briĺiant stykke, Alicia.

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 18. juni 2018:

Det er en meget interessant pointe, Heidi. Jeg sætter pris på din kommentar og håber, at du også har en vidunderlig uge.

Heidi Thorne fra Chicago Area den 18. juni 2018:

Altid lærerigt! Jeg tror, at værdien i at studere disse mini-væsener vil være super værdifuldt, når vi endelig opdager liv på andre verdener. Det, der er forudsagt, er, at simple organismer sandsynligvis vil blive opdaget. Så at sammenligne det med det, der er på vores planet, vil helt sikkert øge vores forståelse af, hvad “liv” er. Tak for at dele og hav en vidunderlig uge!

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 18. juni 2018:

Det er så sandt, Bill. Jeg håber, at der snart kommer nye opdagelser frem.

Bill Holland fra Olympia, WA den 18. juni 2018:

Der er så meget, vi stadig ikke ved, og på en måde er det meget spændende. Det betyder bare, at der snart kommer nye opdagelser, forhåbentlig opdagelser, som vil være til stor gavn for menneskeheden.

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 18. juni 2018:

Tak, Mary. Jeg håber, at forskningen er nyttig for mennesker. Jeg synes, at stamcellers virkning er et fascinerende emne.

Mary Norton fra Ontario, Canada den 18. juni 2018:

Det er interessant, og jeg håber virkelig, at denne forskning fortsætter, da den ser meget lovende ud for mennesker, især inden for cellefornyelse. Der er så meget i cellerne både hos dyr og mennesker, som vi stadig ikke ved noget om. Tak, fordi du skriver om dette.

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 18. juni 2018:

Hej, Ann. Tak for besøget. Planarier ser faktisk ret søde ud, især når de er forstørret. De er interessante og potentielt meget nyttige dyr.

Ann Carr fra SW England den 18. juni 2018:

Din titel trak mig ind. ‘Hvad i alverden er en planarie?’ tænkte jeg.

Hvilke fascinerende væsner er det! De ser ret søde ud. Din artikel var også fascinerende.

Jeg er altid forbløffet over, hvad naturen kan gøre; komplikationerne er omfattende. Vi tror, at vi er den overlegne race, men dette får mig til at undre mig.

Det ville være fantastisk, hvis forskning i planarierne kunne vise sig at hjælpe mennesker med stamcellebehandling og lignende.

Tak for undervisningen, Linda.

Ann

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 17. juni 2018:

Tak for undervisningen, Linda.

Tusind tak, Flourish. Mulighederne er spændende. Jeg håber, at forskningen i sidste ende fører til nogle vidunderlige resultater for mennesker. Hav en god uge!

FlourishAnyway fra USA den 17. juni 2018:

Dette var helt igennem fascinerende og giver virkelig troværdighed til tanken om, at stamceller er af enorm betydning for os og andre levende væsener. Forestil dig mulighederne! God artikel!

Linda Crampton (forfatter) fra British Columbia, Canada den 17. juni 2018:

Hej, Jackie. Jeg sætter altid pris på dine besøg, især så kort tid efter jeg har offentliggjort en artikel. Regenerering af regnorme er ofte imponerende, selv om evnen afhænger af arten og hvor ormen er skåret. Forhåbentlig vil studierne af både planarier og regnorme hjælpe os en dag.

Jeg håber, du får en god uge, Jackie. Du er bestemt ikke en dummie!

Jackie Lynnley fra det smukke sydland den 17. juni 2018:

Ingen åndedrætsorganer er fantastiske. Sikkert er det, at den undersøgelse og de fakta, der kommer ud af det, vil have stor værdi for os en dag, det ville jeg i hvert fald tro.

Foreningen lyder også meget som regnormen, gør den ikke? Jeg mener, da jeg er en pige fra landet, er den eneste måde jeg ville have kendskab til dette og ikke af seksuel karakter, men simpelthen fordi jeg blev lært at tage alle de kniplinger af dem til at fiske med du vil, og de vil bare blive til endnu en orm!

Svært at glemme den lektion.

Godt sjov artikel som sædvanlig, for at hjælpe med at uddanne os dummies, Linda!

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.