Forskere forklarer mekanismen for aseksuel reproduktion i fladorme

Ferskvandsplanister, findes rundt om i verden og almindeligvis kendt som "fladorme, "er berømt for deres regenerative dygtighed. Gennem en proces kaldet" fission, "Planarer kan reproducere aseksuelt ved blot at rive sig i to stykker - et hoved og en hale - som derefter fortsætter med at danne to nye orme inden for cirka en uge.

Hvornår, hvor og hvordan denne proces udspiller sig, har forblevet et puslespil i århundreder på grund af vanskeligheden ved at studere fission. Men nu, et team af University of California San Diego forskere giver en ny biomekanisk forklaring i Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ).

Planarer er notorisk svære at studere. De kan ikke lide at blive set på under fission, som primært sker i mørket og stopper ved den mindste forstyrrelse. Fordi fission ikke sker hyppigt - cirka en gang om måneden for visse arter - er det nødvendigt med kontinuerlige videooptagelser for at fange planarier i akten for at studere detaljerne i dens regenerering.

At forstå, hvor og hvordan fission forekommer hos de planariske arter Dugesia japonica , forskerne anvendte en blanding af time-lapse videooptagelser, følsomme trækkraftsmålinger, statistisk analyse af hundredvis af divisioner og matematisk modellering.

Eva-Maria Collins, lektor i Institut for Fysik og Sektion for celle- og udviklingsbiologi, og hendes kolleger var i stand til at forudsige, hvor planar fission forekommer baseret på dens anatomi samt forklare, hvordan processen sker ved hjælp af en relativt simpel mekanisk model.

"Inden vores arbejde, ingen vidste hvor og hvordan planarier deler sig, "sagde Collins." Faktisk, den sidste dybdegående undersøgelse af fission kom til den konklusion, at hvor fission forekommer er uforudsigelig. Vores resultater, viser, at det kan forudsiges, derfor helt ændre den måde, vi tænker på fission. "

I tidligere fund, Collins og hendes kolleger viste, at hvor en planarisk opdeling bestemmer den relative størrelse af de to afkom og dermed deres chancer for overlevelse og fremtidig reproduktion. Det kan også være nøglen til at forstå, hvordan denne form for aseksuel reproduktion kan give anledning til mangfoldighed i en befolkning uden seksuel reproduktion.

Som beskrevet i PNAS undersøgelse, teamet fandt ud af, at fission altid forekommer i tre faser:taljedannelse, pulsation og brud. Taljedannelse er nøglen til fissionsmekanik ved at oprette en lokal, tværsnits svaghed. Derefter, forlængelse og sammentrækning af pulser forårsager i sidste ende brud i taljen. Når den gik i stykker, de to stykker genvinder manglende strukturer gennem en stor pool af stamceller, som er centrale for planarernes evne til at regenerere. Hvordan stamcellerne fordeler sig mellem de to afkom er stadig ukendt og er koblingen mellem denne nye undersøgelses fund og igangværende forskning i Collins -laboratoriet om udviklingen af ​​aseksuelt reproducerende arter.

Michael Faraday, betragtet som en af ​​verdens største videnskabsfolk på grund af hans fysik- og kemi -bidrag, var angiveligt fascineret af planarisk fission. De indviklede krav til at studere ormene kan have forhindret den berømte fysiker fra det 19. århundrede i fuldstændigt at dechiffrere processen.

Collins sagde, at hun ville forstå, hvordan planar fission fungerede første gang, hun så billeder af processen for mange år siden.

"Nogle gange ser du simpelthen noget i naturen og vil forstå, hvordan det fungerer, " hun sagde, roser bidragene fra medforfatter Paul Malinowski og tredje forfatter Kelson Kaj, der var UC San Diego fysik studerende under forskningen.