Многие черви без проблем отращивают утраченные части тела, а для людей это — из области суперспособностей. Конечно, у червей тело куда проще и они даже не знают, что такое суперспособности, но людям все равно чудится какая-то глобальная несправедливость.

Ученые не первый год терзают червяков в поисках секрета регенерации и ближе всех к разгадке подошли специалисты из Университета Тафтса (США). В исследовании, опубликованном в «Биофизическом журнале», они сообщают, что обнаружили самый ранний из известных генетических механизмов, которые запускают активность транскрипции генов для создания новых голов или хвостов у планарий.

Планарии — это такие плоские черви, на которых очень удобно изучать регенерацию, поскольку они способны отращивать заново вообще всё, что у них может быть. В упомянутом исследовании использовался вид Dugesia japonica. Когда части этого плоского червя отрезаются или отрываются, оставшиеся ткани неизменно отращивают недостающее на правильных концах — будь то голова или хвост.

Предыдущие исследования показали, что первые гены, связанные с восстановлением недостающей части включаются примерно через 6 часов после ампутации. Но что происходит до того? До сих пор не было известно.

Ученые предположили, что в течение этого периода включаются некие электрические сигналы. Используя чувствительные к электрическому напряжению флуоресцентные красители, исследователи буквально воочию увидели, как возникает электрическая активность в поврежденной ткани. И лишь спустя несколько часов после появления этой активности, начинались изменения в экспрессии генов.

Исследователи выяснили, что именно эндогенные электрические сигналы позволяют клеткам общаться и принимать решения об их взаиморасположении и общей структуре органов, с тем, чтобы понимать, какие гены нужно включить.

Чтобы доказать, что определенная схема напряжения ответственна за включение правильных генов для каждого участка раны, ученые изменили потенциалы покоя клеток на разных концах червей и наблюдали эффекты. Эффекты были разные: например, регулируя потоки ионов, создающих характерные для головы или хвоста потенциалы, можно было создавать плоских червей с двумя головами, но без  без хвоста. Или наоборот.

Ученые сравнили эти электрические сигналы, с теми, которые возникают в человеческом мозге. У людей процесс чем-то похож: приходит стимул, и первичные электрические сигналы между нейронами вызывают нисходящую активность электрической сети, вызывающую принятие решения или формирование памяти. По словам ученых, эта электрическая система очень древняя и очень консервативная.

Новые опыты будут посвящены тому, чтобы изучить электрические сигналы к регенерации более подробно. Например, исследователи хотели бы знать, как ткани принимают решения не только о направлении, но и о размере, форме и масштабе новых частей, которые они выращивают, и как биоэлектрические цепи хранят изменения в структуре тела, как это видно на примере двуглавых червей, которые продолжают делать двуглавых животных в последующих раундах регенерации.

Ученые полагают, что если они смогут выяснить, как манипулировать этими процессами, это даст ключ к новому подходу в области исправления врожденных дефектов, а также лечения травматических повреждений и дегенеративных возрастных заболеваний.