Wenn Sie einem Salamander das Bein abschneiden, wächst es nach. Menschen können den Trick jedoch nicht schaffen. Die Gründe sind alles andere als einfach und bis zu einem gewissen Grad immer noch ein Rätsel.
"Wir regenerieren uns tatsächlich sehr gut, zum Beispiel unsere Epidermis", sagte David Gardiner, Professor für Entwicklungs- und Zellbiologie an der University of California in Irvine, gegenüber Live Science und bezog sich dabei auf die oberste Hautschicht. "Mit unserer Darmschleimhaut können wir Kleinigkeiten regenerieren. Aber wir regenerieren diese komplexeren Strukturen nicht."
Gardiner hat jahrzehntelang die Salamanderregeneration untersucht und nach dem zugrunde liegenden Mechanismus der Supermacht gesucht. Die Regeneration des Menschen, sagte er, sei wahrscheinlich noch in der Zukunft, aber nicht zu weit entfernt - es ist möglich, dass einer seiner derzeitigen Doktoranden oder Postdoktoranden sie knacken wird, und die Regeneration der Gliedmaßen wird Teil des medizinischen Toolkits sein.
Das liegt daran, dass theoretisch das Nachwachsen eines menschlichen Gliedes möglich sein sollte. Wenn die Schnitte in der Haut beispielsweise nicht tief sind, treten aufgrund des Heilungsprozesses, der die Hautzellen regeneriert, keine Narben auf. Es ist dem Menschen auch möglich, die Fingerspitzen zu regenerieren, wenn die Zellen unter den Fingernägeln noch intakt sind. Knochen werden zusammengestrickt, wenn Sie die Teile wieder verbinden, beispielsweise mit einer Schraube oder einem Gipsverband. Menschliche Lebern können auch wachsen, um den Raum zu füllen und einen Teil der beschädigten Struktur wieder aufzubauen.
Ein ganzes Glied wachsen lassen
Die Regeneration von Gliedmaßen (wie es Salamander tun) ist jedoch mehr als nur das Ersetzen von Gewebe. Damit sich ein Glied regenerieren kann, benötigen Sie Knochen, Muskeln, Blutgefäße und Nerven. Es gibt adulte Stammzellen, eine Art undifferenzierte Zelle, die sich spezialisieren kann, die Muskeln regenerieren, aber sie scheinen nicht zu aktivieren. "Sie können Blutgefäße und sogar Nerven regenerieren", sagte Gardiner. "Aber der ganze Arm kann nicht."
Stéphane Roy, Direktor des Labors für Geweberegeneration bei Wirbeltieren an der Universität von Montreal, stellte fest, dass sich Haut, Leber und Knochen nicht im gleichen Sinne regenerieren wie Salamander.
"Der Mensch kann nur die oberflächliche Hautschicht ersetzen (was in der Tat ein kontinuierlicher Prozess ist, der als Homöostase bezeichnet wird)", sagte er in einer E-Mail. "Der größte Teil des Staubes in einem Haus sind abgestorbene Hautzellen, die wir verloren haben."
"Die Leber ist auch ganz anders als die Regeneration der Gliedmaßen bei Salamandern", sagte Roy. "Die Leberregeneration ist wirklich eine kompensatorische Hyperplasie, was bedeutet, dass das, was übrig bleibt, an Größe zunimmt, um den Verlust auszugleichen." Das dortige Lebergewebe wird also größer, aber wenn die gesamte Leber verloren geht, kann es sich nicht regenerieren.
"Was verloren gegangen ist, wächst nicht nach, und daher kann die Leber nicht erneut amputiert werden, im Gegensatz zu Gliedmaßen in einem Salamander, die mehrmals amputiert werden können und jedes Mal, wenn sich ein neues Glied regeneriert."
Menschen haben die Fähigkeit, sich zu regenerieren
Gardiner sagte jedoch, dass Menschen im Mutterleib ganze Organsysteme aufbauen; Aus nur einigen genetischen Informationen entwickelt sich ein menschlicher Embryo in neun Monaten zu einer vollständigen Person. Es gibt also eine begrenzte Fähigkeit, Dinge nachwachsen zu lassen, und das macht evolutionär Sinn - Menschen müssen heilen können, sagte er.
Darüber hinaus ist die zugrunde liegende genetische Maschinerie eines Menschen und eines Salamanders nicht so unterschiedlich, obwohl unser letzter gemeinsamer Vorfahr während der Devon-Zeit vor etwa 360 Millionen Jahren auseinander ging. "Es gibt keine speziellen Gene für die Regeneration", sagte Gardiner. "Es gibt diese Schritte, die sie durchlaufen, und mindestens einer dieser Schritte funktioniert beim Menschen nicht."
Um ein Glied nachwachsen zu lassen, müssen die Zellen wissen, wo sie sich befinden - befinden sie sich an der Spitze eines Gliedes mit den Fingern oder am Ellbogengelenk? - und sie müssen die richtigen Strukturen in der richtigen Reihenfolge bauen. Salamander haben bestimmte Gene, die beim Menschen "ausgeschaltet" sind, sagte Gardiner. Vielleicht ermöglichen diese Gene die Regeneration oder helfen zumindest, den Prozess zu steuern. Etwas in der evolutionären Vergangenheit des Menschen hat sich dagegen entschieden, diese Gene so auszudrücken, wie es Salamander tun. Niemand weiß, was das für ein Ding war, sagte er.
2013 hat ein australischer Wissenschaftler, James Godwin, an der Monash University möglicherweise einen Teil dieses Rätsels gelöst. Er fand heraus, dass Zellen, Makrophagen genannt, den Aufbau von Narbengewebe in Salamandern zu verhindern scheinen. Makrophagen existieren in anderen Tieren, einschließlich Menschen, und sind Teil des Immunsystems. Ihre Funktion besteht darin, Infektionen zu stoppen und Entzündungen zu verursachen. Dies ist das Signal an den Rest des Körpers, dass eine Reparatur erforderlich ist. Salamander ohne Makrophagen konnten ihre Gliedmaßen nicht regenerieren und bildeten stattdessen Narben.
Gardiner sagte, Godwins Arbeit sei ein Schritt zum Verständnis der Regeneration von Gliedmaßen. Normalerweise entwickeln Salamander überhaupt kein Narbengewebe. Wenn ein Mensch einen Muskel reißt oder einen ausreichend tiefen Schnitt bekommt, der das Bindegewebe schädigt, bildet sich Narbengewebe. Dieses Narbengewebe bietet nicht die gleiche Funktionalität wie das Original.
"Wenn ich einen Salamander zur Narbe bringen könnte, wäre das wirklich etwas", sagte Gardiner, denn das würde Licht in den Mechanismus bringen, der es Menschen unmöglich macht, ein Glied oder Organ nachwachsen zu lassen. Makrophagen könnten also Teil der Geschichte sein, aber nicht alles.
Regeneration von Neotonie und Gliedmaßen
Die Fähigkeit, "jung zu bleiben", kann einen weiteren Einblick in das Geheimnis der Regeneration von Gliedmaßen geben. Mexikanische Salamander, Axolotls genannt, oder Ambystoma mexicanumsind neotenisch, was bedeutet, dass sie jugendliche Merkmale bis ins Erwachsenenalter beibehalten. Dies ist der Grund, warum Axolotls Kiemen behalten, wenn sie reifen, während andere Salamanderarten dies nicht tun.
Auch Menschen besitzen Neotenie, weshalb Erwachsene mehr wie unser Baby aussehen als andere Primaten, und warum wir länger brauchen, um zu reifen, als es beispielsweise Schimpansen tun. Vielleicht besteht ein Zusammenhang mit Neotenie und Regeneration. Gardiner merkt an, dass jüngere Menschen besser heilen können als ältere.
Darüber hinaus fanden Forscher der Harvard Medical School heraus, dass ein Gen namens Lin28a, das bei unreifen Tieren (und Menschen) aktiv ist, aber mit zunehmender Reife abschaltet, Mäusen dabei hilft, Gewebe zu regenerieren - oder zumindest die Spitzen von nachwachsen zu lassen ihre Zehen und Ohren. Sobald die Tiere älter als 5 Wochen waren, konnten sie diese Teile nicht mehr nachwachsen, selbst wenn die Lin28a-Funktion stimuliert wurde. Lin28a ist Teil des Kontrollsystems des Tieres für den Stoffwechsel - wenn es stimuliert wird, kann es ein Tier dazu bringen, mehr Energie zu erzeugen, als wäre es jünger.
Die genaue Art der Verbindung ist jedoch noch nicht bekannt. Während alle Salamander Gliedmaßen regenerieren können, sind nur Axolotls neotenisch, bemerkte Roy.
Salamander, insbesondere Axolotls, können Stammzellen rekrutieren, um nachwachsende Gliedmaßen zu bilden, und die Arten von Zellen, die auf eine Wundstelle reagieren, scheinen auch damit verbunden zu sein, ob Gliedmaßen wieder wachsen können. Gardiner konnte Salamander dazu bringen, zusätzliche Gliedmaßen wachsen zu lassen, indem er das Wachstum von Nervenzellen an einer Wundstelle stimulierte.
"Es kann mit einer starken Immunantwort oder der spezifischen Freisetzung einiger Wachstumsfaktoren oder einer Kombination aus beiden zu tun haben. Es könnte teilweise eine Frage der Biophysik sein: Salamander-Gliedmaßen sind viel kleiner als Menschen; Frösche können ihre jedoch nicht regenerieren Gliedmaßen, es kann also nicht nur eine Frage der Größe sein ", sagte Roy.
Dieses Rätsel bleibt eines - zumindest vorerst.
Originalartikel über Live Science.
