How do animals regrow their limbs? And why can't humans do it? - Jessica Whited

المترجم: Hani Eldalees

For some animals, losing a limb is a decidedly permanent affair.

بالنسبة لبعض الحيوانات، يعد فقدان أحد الأطراف أمرًا دائمًا بالتأكيد.

But for salamanders, particularly axolotls,

ولكن بالنسبة للسمندل، وخاصة إبسولوتل، فإن

amputation is just a temporary affliction.

البتر هو مجرد محنة مؤقتة.

Not only can they grow back entire limbs in as little as six weeks,

لا يمكنهم فقط إعادة نمو أطرافهم بأكملها في أقل من ستة أسابيع، بل

they can also regenerate heart and even brain tissue.

يمكنهم أيضًا تجديد القلب وحتى أنسجة المخ.

So how does this astonishing adaptation work?

إذن كيف يعمل هذا التكيف المذهل؟

Regardless of regeneration,

بغض النظر عن التجدد، كان على

every limbed creature had to grow their arms and legs at some point.

كل مخلوق ذي أطراف أن ينمو ذراعيه وساقيه في مرحلة ما.

And whether that process starts in the womb or the world,

وسواء بدأت هذه العملية في الرحم أو في العالم،

it almost always begins with little bumps called limb buds.

فإنها تبدأ دائمًا تقريبًا بمطبات صغيرة تسمى براعم الأطراف.

These buds are full of progenitor cells—

هذه البراعم مليئة بالخلايا السلفية -

a cornucopia of cell types that can differentiate into various tissues,

مجموعة من أنواع الخلايا التي يمكن أن تتمايز إلى أنسجة مختلفة،

including muscles, cartilage, ligaments, and tendons.

بما في ذلك العضلات والغضاريف والأربطة والأوتار.

Some of these progenitors are stem cells,

بعض هذه السلالات هي خلايا جذعية

capable of developing into a range of specialized cells and tissues,

قادرة على التطور إلى مجموعة من الخلايا والأنسجة المتخصصة، في

while others are merely derived from stem cells.

حين أن البعض الآخر مشتق فقط من الخلايا الجذعية.

But in either case, the progenitors differentiate and multiply rapidly

ولكن في كلتا الحالتين، تتمايز الأسلاف وتتكاثر بسرعة

as the limb bud develops.

مع تطور برعم الأطراف.

Nerves grow into the limb from nearby cell bodies

تنمو الأعصاب إلى الأطراف من أجسام الخلايا القريبة

and a network of blood vessels form which fuel the process with oxygen.

وتتشكل شبكة من الأوعية الدموية التي تغذي العملية بالأكسجين.

Eventually, that tiny bud grows into a full infant limb.

في النهاية، ينمو هذا البرعم الصغير ليصبح طرفًا رضيعًا ممتلئًا.

Most salamanders, including axolotls, develop their limbs in the same way.

يطور معظم السمندل، بما في ذلك إبسولوتل، أطرافه بنفس الطريقة.

But unlike other animals, they can also start this process all over again

ولكن على عكس الحيوانات الأخرى، يمكنهم أيضًا بدء هذه العملية من جديد

if they need to.

إذا احتاجوا إلى ذلك.

When salamanders lose a limb,

عندما يفقد السمندل أحد أطرافه،

surrounding skin cells quickly surge across the wound’s surface.

تتدفق خلايا الجلد المحيطة بسرعة عبر سطح الجرح.

This new layer of skin is called the wound epidermis,

هذه الطبقة الجديدة من الجلد تسمى بشرة الجرح،

and once established, it signals cells in the underlying limb stump

وبمجرد إنشائها، فإنها ترسل إشارات إلى الخلايا الموجودة في جذع الطرف السفلي

to undergo something called dedifferentiation.

للخضوع لشيء يسمى عدم التمايز.

This process reverts nearby cells from fully developed limb tissues

تعمل هذه العملية على إعادة الخلايا المجاورة من أنسجة

back into earlier, less specialized progenitor cells.

الأطراف المتطورة بالكامل إلى الخلايا السلفية السابقة الأقل تخصصًا.

At the same time, the peripheral nervous system fires up stem cells

في الوقت نفسه، يقوم الجهاز العصبي المحيطي بإطلاق الخلايا الجذعية في

throughout the salamander’s body.

جميع أنحاء جسم السمندل.

This would be impossible for most multicellular organisms,

سيكون هذا مستحيلًا بالنسبة لمعظم الكائنات متعددة الخلايا،

whose stem cells typically lose their regenerative capacity with age.

التي تفقد خلاياها الجذعية عادةً قدرتها على التجدد مع تقدم العمر.

But when salamander stem cells near the injury get the right signal,

ولكن عندما تحصل الخلايا الجذعية للسمندل بالقرب من الإصابة على الإشارة الصحيحة،

they reactivate and start multiplying.

فإنها تنشط وتبدأ في التكاثر.

Researchers don’t know what ratio of stem cells

لا يعرف الباحثون نسبة الخلايا الجذعية

and dedifferentiated progenitor cells regeneration requires.

وتجديد الخلايا السلفية غير المتمايزة.

But we do know these cells come together

لكننا نعلم أن هذه الخلايا تتجمع معًا

to form the most important part of the process: the blastema.

لتشكل أهم جزء من العملية: البلاستيما.

This structure is almost identical to a limb bud—

هذه البنية مطابقة تقريبًا لبرعم الأطراف -

the primary difference is that it’s made of recycled, repurposed cells,

والفرق الأساسي هو أنها مصنوعة من خلايا معاد تدويرها

and potentially reserved cells, rather than completely new ones.

ومعاد استخدامها وخلايا يحتمل أن تكون محفوظة، بدلاً من خلايا جديدة تمامًا.

Beyond that, blastemas and limb buds have the same mission:

علاوة على ذلك، فإن الأورام البلاستيمية وبراعم الأطراف لها نفس المهمة:

to make thousands of new cells and organize them

تكوين آلاف الخلايا الجديدة وتنظيمها

into the muscle, bone, skin, and nerve tissue

في العضلات والعظام والجلد والأنسجة العصبية

required for a functional limb.

اللازمة للطرف الوظيفي.

As this process unfolds, nerves and blood vessels spanning the injury site

ومع تطور هذه العملية، تنقل الأعصاب والأوعية الدموية الممتدة

transmit nutrition and oxygen.

على موقع الإصابة التغذية والأكسجين.

Over several weeks, the stump will steadily grow

على مدى عدة أسابيع، سينمو الجذع بشكل مطرد طرفًا

a miniature limb with translucent skin.

مصغرًا بجلد شفاف.

And when the process is complete,

وعندما تكتمل العملية،

not only will the limb match the rest of the salamander,

لن يتطابق الطرف مع بقية السمندل فحسب، بل لن تكون

there won't even be a scar.

هناك حتى ندبة.

The relationship between scarring and regeneration

العلاقة بين الندبات والتجدد

is just one of this processes’ many mysteries.

هي مجرد واحدة من الألغاز العديدة لهذه العمليات.

Scientists are still tracking salamander cells on the molecular level

لا يزال العلماء يتتبعون خلايا السمندل على المستوى الجزيئي

to determine how they revert from a mature stage into a regenerative one.

لتحديد كيفية عودتها من مرحلة النضج إلى مرحلة التجدد.

And research into transplanting blastema cells investigates

ويبحث البحث في زراعة الخلايا البلاستيمية في

how other animals might replicate this reconstructive wizardry.

كيفية قيام الحيوانات الأخرى بتكرار هذا السحر الترميمي.

We also don’t understand how salamanders’ bodies know

لا نفهم أيضًا كيف

what part of the limb has been lost or how much needs to be regrown.

تعرف أجسام السمندل الجزء المفقود من الطرف أو المقدار الذي يجب إعادة نموه.

One theory is that blastema cells have a form of positional memory,

تقول إحدى النظريات أن الخلايا البلاستيما لها شكل من أشكال الذاكرة الموضعية،

allowing them to determine how much to grow in relation to one another.

مما يسمح لها بتحديد مقدار النمو بالنسبة لبعضها البعض.

And it’s equally important to understand how these limbs know when to stop growing

ومن المهم بنفس القدر أن نفهم كيف تعرف هذه الأطراف متى تتوقف عن النمو

to prevent overdevelopment, like in cancerous tumors.

لمنع النمو المفرط، كما هو الحال في الأورام السرطانية.

But one of regenerations essential ingredients doesn’t belong solely

لكن أحد المكونات الأساسية للتجديد لا ينتمي فقط

to salamanders: the blastema.

إلى السمندل: البلاستيما .

Deer antlers use a similar healing tissue to regenerate each year,

تستخدم قرون الغزلان نسيجًا شافيًا مشابهًا للتجديد كل عام، على

even though their skin scars like ours.

الرغم من أن ندبات بشرتها تشبه ندباتنا.

Spiny mice can also restore skin, hair, and some other appendages scar-free.

يمكن للفئران الشوكية استعادة الجلد والشعر وبعض الزوائد الأخرى الخالية من الندبات.

And even humans can regenerate the tips of our fingers and toes

وحتى البشر يمكنهم تجديد أطراف أصابع اليدين والقدمين

in a surprisingly similar manner.

بطريقة مماثلة بشكل مدهش.

We still don’t know whether this ability is tied

ما زلنا لا نعرف ما إذا كانت هذه

to our shared ancestry with salamanders

القدرة مرتبطة بأصلنا المشترك مع السمندل

or fueled by distinct biological mechanisms.

أو تغذيها آليات بيولوجية متميزة.

But with time and research,

ولكن مع مرور الوقت والبحث،

who knows what evolutionary knowledge we might grow back.

من يدري ما هي المعرفة التطورية التي قد ننموها مرة أخرى.