Planariák és regeneráció:

Linda Crampton író és tanár, kitüntetéses diplomát szerzett biológiából. Szereti tanulmányozni a természetet és írni az élőlényekről.

Dugesia subtentaculata

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

Mi a planárium?

A “planárium” szó hallatán sok biológiát tanuló számára egy furcsa laposféreg képe jelenik meg, keresztbe tett szemekkel és elképesztő regenerációs képességgel. Még egy planárium kis darabjai is képesek regenerálni a hiányzó testrészeket, és egy teljes egyedet alkotni. Az állat népszerű az iskolai laboratóriumokban és a tudományos kutatásokban. A biológiájával kapcsolatos legújabb felfedezések segíthetnek az emberi szövetek, szervek és testrészek regenerációjának kiváltásában.

Sok fajt neveznek planáriának, bár sokan közülük nem tartoznak a Planaria nemzetségbe. A Dugesia-t például gyakran használják planáriaként az iskolai laboratóriumokban. A planáriák édesvízi élőlények, amelyek számos közös jellemzővel rendelkeznek, beleértve a legtöbb anatómiai jellemzőjüket és a regenerálódási képességüket. Kicsi lények, amelyek szabad szemmel is láthatók, de a legjobban mikroszkóp alatt szemlélhetők. A tudósok érdekes felfedezéseket tesznek sejtjeikről és viselkedésükről.

A tipikus laboratóriumi planáriák mérete

Rev314159, va flickr, CC BY-ND 2.0 License

A planáriák a laposférgek, vagyis a Platyhelminthes törzsébe tartoznak. A törzs neve a görög platy, azaz lapos, és helminth, azaz féreg szavakból származik. A galandférgek és a laposférgek szintén laposférgek.

Külső jellemzők

Amint azt törzsük neve is sugallja, a planáriáknak lapos testük van. Színük változó. Mozgásuk sikló és hullámzó mozgással történik. “Szemeik” valójában szemgödrök (vagy ocelli), amelyek érzékelik a fény intenzitását, de képet nem tudnak alkotni.

A planáriáknak gyakran van egy-egy fülszerű nyúlványuk a testük mindkét oldalán a szemük mellett. Ezeket a nyúlványokat fülkagylóknak nevezik. Ezek nem a hallásban játszanak szerepet, ahogy a nevük is sugallja, hanem kemoreceptorokat tartalmaznak a vegyi anyagok érzékelésére. Érzékenyek az érintésre is. A fülkagylók segítenek a planáriának táplálékot találni.

A planáriák szája körülbelül félúton helyezkedik el a testük alsó részén. Sok egyednél a száj mellett és az állat felszíne alatt egy rúdszerű szerkezet látható. Ez a garat, egy csőszerű szerkezet, amely az emésztőrendszer többi részébe vezet. A planáriák a garatukat a szájukon keresztül nyújtják ki, hogy felszippantsák a táplálékot. Minden planáriának van garata, és ezzel a módszerrel táplálkozik, még akkor is, ha a szerkezet kívülről nem látható.

Edző- és kiválasztórendszer

A planáriának van emésztő-, kiválasztó- és idegrendszere, de nincs légző- és keringési rendszere. Az oxigén bejut a szervezetbe, és diffúzióval jut el az állat sejtjeihez. A szén-dioxid elhagyja a sejteket, és ugyanezen a folyamaton keresztül jut el a test felszínére. Az állat testének vékonysága miatt a gázcsere speciális szerkezetek nélkül is praktikus.

Erjedés

A planáriák húsevők, táplálékukat ragadozással vagy dögevéssel szerzik be. Az izmos garat a táplálék felvételére a szájon keresztül nyúlik ki, majd visszahúzódik a testbe. A garat egy elágazó emésztőrendszerbe vezet. A táplálékból származó tápanyagok e traktus falán keresztül diffundálnak az állat sejtjeibe. Az emészthetetlen táplálék a szájon keresztül távozik. A planáriáknak nincs végbélnyílásuk.

Kiválasztás

A planáriák testében protonephridia nevű csőszerű struktúrák találhatók, amelyek lángsejteket tartalmaznak. A lángsejtek fonalszerű struktúrákat, úgynevezett flagellákat tartalmaznak. A flagellák lüktetnek, ami a megfigyelőket egy pislákoló lángra emlékezteti, és a sejteknek adta a nevüket. A dobogó flagellák a salakanyagokat tartalmazó folyadékot mozgatják ki a testből az állat felszínén lévő pórusokon keresztül.

Egy emberi neuron, vagyis idegsejt szerkezete

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

A fenti szerkezet egy emlős neuron, nem pedig planáriáké, de jól mutatja a sejttest és az axon kapcsolatát a planáriáknál. Az axon a sejttestből kiinduló nyúlvány.

Nervrendszer

A planáriák fejében két összefüggő ganglion található, amelyeket agyi ganglionoknak nevezünk. A ganglion az idegsejtek sejttesteiből álló idegszövet tömege. A sejttest tartalmazza a neuron sejtmagját és organellumait. A sejttestből kiinduló nyúlvány, az axon továbbítja az idegimpulzust a következő neuronhoz. A planárium idegei axonköteget tartalmaznak.

Az idegek az agyi ganglionokból nyúlnak át a planárium testén, amely más ganglionokat tartalmaz. A ganglionok és az idegek létraszerű idegrendszert alkotnak, ahogy az alábbi ábrán látható.

A planárium fejében lévő, összekapcsolt ganglionokat néha agynak nevezik, bár ezek sokkal egyszerűbb szerkezetet alkotnak, mint a mi agyunk. Ennek ellenére az állat “agyának” tevékenysége érdekes. Ezt az aktivitást az állattal végzett tanulási és farmakológiai kísérletek során vizsgálják.

A planárium idegrendszere

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

A planárium teste több irányba nyúló izmokat tartalmaz. Alsó felszíne nyálkát termel, és sok szőrszerű struktúrával, úgynevezett csillókkal rendelkezik. Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik az állat számára, hogy a csillók dobogása közben sikló mozgást végezzen a felszíneken. A planáriák a vízben is úsznak.

Szaporodási rendszer

A planáriák egyes fajai ivarosan és ivartalanul is szaporodnak. Mások csak aszexuálisan szaporodnak. Az ivarosan szaporodni képes fajok petefészket és heréket is tartalmaznak, tehát hermafroditák. A spermiumok a párzás során cserélődnek ki két állat között. A peték belsőleg termékenyülnek meg, és kapszulákba rakódnak.

Az aszexuális szaporodás során a planáriák farokrésze elválik a testük többi részétől. A farokból új fej, az állat fejvégéből pedig új farok fejlődik. Ennek eredményeként két egyed jön létre.

Űrsejtek

A planáriák az őssejtek széleskörű jelenlétének köszönhetően képesek a hiányzó részek regenerálására. Az őssejt nem specializálódott, de megfelelő stimulálás esetén képes specializált sejteket létrehozni. A planáriák őssejtjeit neoblasztoknak nevezik. A neoblasztok természetét és a regeneráció aktiválása és végrehajtása során lejátszódó folyamatokat még vizsgálják.

Az embereknek is vannak őssejtjeik, de a planáriáknál korlátozottabb mértékben. A sejtek a potencia néven ismert tulajdonsággal rendelkeznek, és a következőképpen osztályozzák őket:

  • Totipotens őssejtek képesek a szervezet minden sejttípusát, valamint a méhlepény sejtjeit előállítani.
  • Pluripotens sejtek képesek a szervezet minden sejttípusát előállítani, de a méhlepény sejtjeit nem.
  • A multipotens sejtek többféle specializált sejtet is képesek előállítani.
  • Az unipotens sejtek csak egyféle specializált sejtet képesek előállítani.

A planáriák őssejtjei pluripotensek (vagy legalábbis azok, amelyeket tanulmányoztak). Olyan sok van belőlük az egész szervezetben, hogy még egy planárium egy kis darabja is tartalmazza a sejteket.

A lenti videón egy planárium félbevágása, majd két élőlénnyé növése látható. A biológusok feltételezik, hogy mivel a planárium idegrendszere sokkal egyszerűbb, mint a miénk, nem érez fájdalmat úgy, mint mi. Ez azonban csak feltételezés.

Regenerálódási képesség

Az adott planárium feldarabolásával létrehozott új egyedek genetikailag azonosak a “szülővel”. Még akkor is, ha a testet több mint száz darabra vágják, minden egyes darabból egy teljes állat nő ki. A tizenkilencedik században egy Thomas Hunt Morgan nevű tudós azt állította, hogy egy planárium 279 darabja új egyedeket fog regenerálni.

A regeneráció beindításához nem szükséges egy planáriumot teljesen feldarabolni. Ha a fejet középen elvágják, miközben a test többi részét érintetlenül hagyják, a fej mindkét fele regenerálja a hiányzó részt. Ennek eredményeként az állatnak végül két feje lesz. A planárium regenerálódása körülbelül hét napot vesz igénybe, néha kicsit tovább is.

Tények a planárium regenerációjáról

  • Ha a neoblasztjait sugárzás pusztítja el, a levágott planárium nem képes regenerálni a hiányzó részeket, és néhány héten belül elpusztul.
  • Ha új neoblasztokat ültetnek át a besugárzott állatba, az visszanyeri regenerációs képességét.
  • Amikor a planárium egy részét amputálják, a neoblasztok a sebbe vándorolnak, és egy blastema nevű struktúrát alkotnak. Ebben a struktúrában történik az új sejtek termelődése és differenciálódása.
  • A planárium két testrészéből nyert darabok nem képesek egy egész állat regenerálására. Ezek a területek a garat és a szemgödrök előtti fej.

A kutatók azokat a jelátviteli folyamatokat vizsgálják, amelyek a neoblasztokat arra késztetik, hogy a sérült területre vándoroljanak, majd egy sor specializált sejtet termeljenek. A kutatás fontos az őssejtek viselkedésének megértéséhez a planáriákban és talán az emberben is.

Új kutatási irányzatok: Genes and RNA

A sejtek jelzőmolekulákat bocsátanak ki más sejtek befolyásolására. A molekulák gyakran fehérjék. Feladatukat úgy végzik, hogy más sejtek felszínén lévő receptorokhoz kapcsolódnak, amelyek szintén fehérjék. A jelzőmolekula és receptorának egyesülése egy adott választ vált ki a fogadó sejtben.

A sejtmagban lévő DNS tartalmazza a szervezet számára szükséges fehérjék, köztük a jelzőmolekulaként működő fehérjék előállításának kódolt utasításait. Egy adott fehérje előállításának kódja átíródik a hírvivő RNS molekulára, amely a sejtmagon kívüli riboszómákhoz jut. Itt készül el a megfelelő fehérje.

A DNS-molekula minden génje egy adott fehérjét kódol. Néhány planáriakutató a génekre és az RNS-átiratokra (a DNS-molekulában lévő konkrét génről átírt hírvivő RNS) összpontosítja tanulmányait. Ezek a vizsgálatok új betekintést nyújthatnak az állatok regenerációs folyamatába.

Az egyik planárium őssejt gén, amelyről úgy gondolják, hogy részt vesz a regenerációban, az úgynevezett piwi (ejtsd: pee-wee) gén. A spermiumainkban és petesejtjeinkben is van egy szorosan kapcsolódó gén. Ez szintén szerepet játszik az őssejtjeink aktivitásában. A planáriák regenerációjában részt vevő egyéb gének némelyike hasonlít az emberben találhatóakra. Talán egyszer majd megtanuljuk, hogyan használhatjuk ezeket a géneket az emberi testrészek regenerációjában.

Schmidtea mediterranea

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

ASchmidtea mediterranea a tudományos kutatásban népszerű planárium. Európában őshonos, és kiváló regenerációs képességgel rendelkezik.

Nb2 sejtek

Egy amerikai kutatócsoport érdekes felfedezéseket tett a planáriák őssejtjeiről. A kutatók új módszert dolgoztak ki a planárium neoblasztok azonosítására és osztályozására. Ennek eredményeként a neoblasztok tizenkét típusát fedezték fel, köztük egy olyan típust, amelyet 2. altípusnak vagy Nb2-nek neveznek.

A Nb2 pluripotens, és a felszínén egy tetraspanin nevű fehérje található. A fehérjét a tetraspanin-1 nevű gén kódolja. A tetraszpanin valójában egy fehérjecsalád neve. A testünkben is megtalálható a család néhány tagja. Az emberben a fehérjék részt vesznek a sejtek fejlődésében és növekedésében.

A tudósok a következő tényeket fedezték fel az Nb2 sejtek viselkedéséről.

  • Amikor a kutatók felvágták a planáriákat, azt találták, hogy az Nb2 sejtek populációja mindkét felében gyorsan nőtt.
  • A laboratóriumi berendezésben izolált sejtek túléltek egy szubletális sugárkezelést.
  • Amikor a planáriákat olyan sugárdózisnak tették ki, amely normális esetben halálos lett volna, egyetlen beadott Nb2 sejt elszaporodott, majd elterjedt az állatokban, és megmentette őket.
  • A sejt transzkriptomja az összes RNS-átiratának összege. Az Nb2 sejtek transzkriptomja különbözik a normál élet során, a szubletális sugárzásnak való kitettség után és a regeneráció során. Ez arra utal, hogy minden helyzetben más és más fehérjék keletkeznek.

Planaria torva

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

Possible Relevance to Human Biology

Fura lehet, hogy egy olyan élőlény, amely látszólag annyira különbözik az embertől, a mi biológiánk szempontjából fontos információkat hordozhat. Sejtszinten azonban a planáriáknak sok közös vonásuk van az emberrel. Még a szerveik és rendszereik is mutatnak némi hasonlóságot az emberével.

Az egyik kutató a planáriákat a pluripotens őssejtek in vivo Petri-csészéjének nevezi. Az in-vivo kísérletet élőlényeken végzik. Az in vitro kísérletet laboratóriumi berendezésekben, például Petri-csészékben végzik. Az üvegedényekben végzett kísérletek hasznosak lehetnek. Ezek azonban korlátozott értékkel bírnak, mivel az élő szervezetekben található kölcsönhatások hiányoznak. A planáriák testében ezek a kölcsönhatások jelen vannak. Az állatok tanulmányozása áttörést hozhat az emberi biológia megértésében.

  • Laposférgekről szóló információk a Rice Egyetemtől
  • Elvezetés a platyhelmintákhoz a Kaliforniai Egyetem Paleontológiai Múzeumától
  • Tények a planáriák regenerációjáról a Max Planck Molekuláris Intézetből. Medicine
  • Információk egy újonnan felfedezett neoblasztról a Science magazinból
  • A Cell folyóirat új Nb2 kutatásainak összefoglalója

© 2018 Linda Crampton

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanada, 2018. június 29-én:

Köszönöm szépen, Devika.

DDE on June 29, 2018:

Egy csomó ténnyel és lenyűgöző címmel szórakoztattál. Ez sem kivétel!

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 21-én:

Köszönöm szépen a látogatást és a kedves hozzászólást, RTalloni. Én is utálom, ha a földigiliszták bajban vannak!

RTalloni 2018. június 21-én:

Így érdekes, és borzongató! 🙂 Az írásod mindig éleslátó és szórakoztató, ami még magával ragadóbbá teszi a témákat, amikkel foglalkozol.

Az, hogy a planáriák hogyan szolgálják a kutatási erőfeszítéseket, hogy megértsük, milyen csodálatosak a sejtek, lenyűgöző dolog. Ez jó szolgálatot tesz a diákoknak, és nekünk többieknek is sok gondolkodnivalót ad.

Szóval, ahogy a kertben dolgozom, elkerülhetetlennek tűnik, hogy egy földigiliszta bajba kerüljön egy szerszámmal. Mindig remélem, hogy igaz, amit hallottam, mert nem szívesen látom őket bajban!

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 21-én:

Hi, Adrienne. Köszönöm a látogatást. A planáriáknak valóban vannak érdekes tulajdonságaik. Érdekes lesz látni, hogy segítenek-e nekünk a jövőben.

Adrienne Farricelli 2018. június 21-én:

Ilyen érdekes tulajdonságokkal nem csoda, hogy a planáriákat használják a kutatásban. Remélhetőleg sok választ kaphatunk tőlük.

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 20-án:

Köszönöm szépen a hozzászólást, Liz.

Liz Westwood az Egyesült Királyságból 2018. június 20-án:

Ez egy nagyon informatív és jól kutatott cikk. Mindig úgy érzem, hogy sokat tanulok a cikkeid olvasása során.

Linda Crampton (szerző) from British Columbia, Canada on June 19, 2018:

Az etimológiát és az entomológiát is szeretem, Bede! Köszönöm szépen a hozzászólást. A planáriák határozottan csodálatos élőlények.

Bede Minnesotából 2018. június 19-én:

A cikkeidből mindig tanulok újat, Linda. A planáriák egyszerűen csodálatos lények, és belegondolni, hogy az emberi biológia hasznot húzhat a regenerációs képességeik tanulmányozásából, csodálkozásra ad okot. Köszönöm azt is, hogy elmagyaráztad a görög szavak jelentését. Etimológia vagy entomológia – mindkettőt szeretem.

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 19-én:

Hi, Dora. Nagyra értékelem a hozzászólásodat. A planáriák szokatlan élőlények. Érdekes felfedezni a képességeiket.

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 19, 2018:

Köszönöm szépen, Manatita. Remélem, a planáriák kutatása hasznosnak bizonyul az emberek számára. Az állatok tanulmányozásával talán felfedezhetünk néhány fontos tényt a biológiánkról.

Dora Weithers a Karib-szigetekről 2018. június 19-én:

Nagyszerűen fenntartod az érdeklődésünket ezek iránt a titokzatos lények iránt. Persze, a planáriák számítanak. A regenerálódási folyamat nagyon érdekes, és a külső jegyek annyira nem olyanok, mint amilyennek sejtjük őket. Mint mindig, köszönöm a leckét.

manatita44 from london on June 19, 2018:

Fascinating stuff!

Especially the videos. Arra gondoltam, hogy a planáriumkutatás esetleg segíthet az embereken, de ezt a vége felé érintetted, főleg az őssejteket.

Már annyira fejlettek vagyunk intellektuálisan, tudományosan és elektronikusan. Tehát bizonyos válaszok pusztán idő kérdése.

Még egy briĺiant darab, Alicia.

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 18-án:

Ez egy nagyon érdekes pont, Heidi. Nagyra értékelem a hozzászólásodat, és remélem, hogy neked is csodálatos heted lesz.

Heidi Thorne Chicago területéről 2018. június 18-án:

Mindig tanulságos! Szerintem ezeknek a minilényeknek a tanulmányozása szuper érték lesz, amikor végre felfedezzük az életet más világokon. Ami előre megjósolható, hogy valószínűleg egyszerű organizmusokat fognak felfedezni. Tehát az összehasonlítás azzal, ami a mi bolygónkon van, mindenképpen növelni fogja a megértésünket arról, hogy mi az “élet”. Köszönöm, hogy megosztottad, és legyen egy csodálatos heted!

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 18-án:

Ez annyira igaz, Bill. Remélem, hamarosan tényleg új felfedezések jelennek meg.

Bill Holland from Olympia, WA on June 18, 2018:

Még annyi mindent nem tudunk, és ez bizonyos szempontból nagyon izgalmas. Ez csak azt jelenti, hogy hamarosan új felfedezések jönnek, remélhetőleg olyan felfedezések, amelyek nagy hasznára lesznek az emberiségnek.

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 18-án:

Köszönöm, Mary. Remélem, hogy a kutatás hasznos lesz az emberek számára. Szerintem az őssejtek működése lenyűgöző téma.

Mary Norton from Ontario, Canada on June 18, 2018:

Ez érdekes, és remélem, hogy ez a kutatás folytatódik, mivel nagyon ígéretesnek tűnik az emberek számára, különösen a sejtregenerációban. Annyi minden van a sejtekben mind az állatokban, mind az emberekben, amiről még mindig nem tudunk. Köszönöm, hogy írtál erről.

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 18-án:

Hi, Ann. Köszönöm a látogatást. A planáriák tényleg elég aranyosan néznek ki, főleg nagyítva. Érdekes és potenciálisan nagyon hasznos állatok.

Ann Carr from SW England on June 18, 2018:

Your title drew me in. ‘Mi a fene az a planárium?’ – gondoltam.

Milyen lenyűgöző lények ezek! Egészen aranyosnak tűnnek. A cikked is lenyűgöző volt.

Mindig lenyűgöz, hogy mire képes a természet; a bonyodalmak kiterjedtek. Azt hisszük, hogy mi vagyunk a felsőbbrendű faj, de ez elgondolkodtat.

Nagyszerű lenne, ha a planáriák kutatása bebizonyítaná, hogy segíthet az embereknek az őssejtkezelésben és hasonlókban.

Köszönöm az oktatást, Linda.

Ann

Linda Crampton (szerző) British Columbiából, Kanadából 2018. június 17-én:

Köszönöm szépen, Flourish. Izgalmasak a lehetőségek. Remélem, hogy a kutatás végül csodálatos eredményekhez vezet az emberek számára. További szép hetet!

FlourishAnyway from USA on June 17, 2018:

Ez alaposan lenyűgöző volt, és valóban alátámasztja azt az elképzelést, hogy az őssejtek óriási jelentőséggel bírnak számunkra és más élőlények számára. Képzeljük csak el a lehetőségeket! Nagyszerű cikk!

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 17, 2018:

Hi, Jackie. Mindig nagyra értékelem a látogatásodat, különösen ilyen röviddel a cikkem publikálása után. A földigiliszta regenerálódása gyakran lenyűgöző, bár a képesség függ a fajtól és attól, hogy hol vágták el a férget. Remélhetőleg a planáriák és a földigiliszták tanulmányozása egyszer majd segít nekünk.

Remélem, jó hetet kívánok neked, Jackie. Biztosan nem vagy buta!

Jackie Lynnley a gyönyörű délről 2018. június 17-én:

Nem a légzőszervek csodálatosak. Bizonyára az ebből hozott tanulmányok és tények egyszer még nagy hasznunkra lesznek, legalábbis én biztosan így gondolnám.

A szaporodás is nagyon úgy hangzik, mint a földigiliszta, nem? Úgy értem, mivel vidéki lány vagyok, nekem csak erről lenne tudomásom, és nem szexuális természetű, hanem egyszerűen azért, mert azt tanították nekem, hogy vegyél belőlük annyi csipetet, amennyit csak akarsz, és akkor csak egy újabb féreg lesz belőlük!

Nehéz elfelejteni ezt a leckét.

Nagyszerű szórakoztató cikk, mint mindig, hogy segíts minket tökfilkókat oktatni, Linda!

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.