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

תרגום: zeeva livshitz עריכה: Ido Dekkers

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

עבור בעלי חיים מסוימים, איבוד איבר הוא עניין קבוע בהחלט.

But for salamanders, particularly axolotls,

אבל עבור סלמנדרות, במיוחד אקסולוטלים,

amputation is just a temporary affliction.

קטיעה היא רק סבל זמני.

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

לא רק שהם יכולים להצמיח איברים שלמים תוך שישה שבועות בלבד,

they can also regenerate heart and even brain tissue.

הם יכולים גם לחדש את הלב ואפילו את רקמת המוח.

So how does this astonishing adaptation work?

אז איך עובדת ההסתגלות המדהימה הזו?

Regardless of regeneration,

ללא קשר להתחדשות,

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

כל יצור בעל גפיים נאלץ לגדל את הידיים והרגליים בשלב מסוים.

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

ובין אם התהליך הזה מתחיל ברחם או בעולם,

it almost always begins with little bumps called limb buds.

הוא כמעט תמיד מתחיל עם בליטות קטנות הנקראות ניצני גפיים.

These buds are full of progenitor cells—

ניצנים אלה מלאים בתאי אב-

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

שפע של סוגי תאים שיכולים להתמיין לרקמות שונות,

including muscles, cartilage, ligaments, and tendons.

כולל שרירים, סחוס, רצועות וגידים.

Some of these progenitors are stem cells,

חלק מתאי האב הללו הם תאי גזע,

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

המסוגלים להתפתח למגוון תאים ורקמות מיוחדות,

while others are merely derived from stem cells.

בעוד שאחרים נגזרים רק מתאי גזע.

But in either case, the progenitors differentiate and multiply rapidly

אך בשני המקרים, תאי האב מבדילים ומתרבים במהירות

as the limb bud develops.

עם התפתחות ניצני הגפיים.

Nerves grow into the limb from nearby cell bodies

עצבים צומחים לאיבר מגופי תאים סמוכים

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

ונוצרת רשת של כלי דם שמתדלקים את התהליך בחמצן.

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

בסופו של דבר, הניצן הזעיר הזה גדל לאיבר תינוקי מלא.

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

רוב הסלמנדרות, כולל אקסולוטלים, מפתחות את איבריהן באותו אופן.

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

אך בניגוד לבעלי חיים אחרים, הם יכולים גם להתחיל את התהליך הזה מחדש

if they need to.

אם הם צריכים.

When salamanders lose a limb,

כאשר סלמנדרות מאבדות איבר,

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

תאי העור שמסביב מציפים במהירות את פני הפצע.

This new layer of skin is called the wound epidermis,

שכבת עור חדשה זו נקראת אפידרמיס הפצע,

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

וברגע שנוצרה, היא מסמנת לתאים בגדם הגפיים הבסיסי

to undergo something called dedifferentiation.

לעבור משהו שנקרא דה-דיפרנציאליזציה.

This process reverts nearby cells from fully developed limb tissues

תהליך זה מחזיר תאים סמוכים מרקמות גפיים מפותחות לחלוטין

back into earlier, less specialized progenitor cells.

לתאי אב מוקדמים יותר, פחות מיוחדים.

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

במקביל, מערכת העצבים ההיקפית מדליקה תאי גזע

throughout the salamander’s body.

בכל גוף הסלמנדרה.

This would be impossible for most multicellular organisms,

זה יהיה בלתי אפשרי עבור רוב האורגניזמים הרב-תאיים,

whose stem cells typically lose their regenerative capacity with age.

שתאי הגזע שלהם בדרך כלל מאבדים את יכולת ההתחדשות שלהם עם הגיל.

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

אבל כאשר תאי גזע של סלמנדרה ליד הפציעה מקבלים את האות הנכון,

they reactivate and start multiplying.

הם מופעלים מחדש ומתחילים להתרבות.

Researchers don’t know what ratio of stem cells

החוקרים אינם יודעים איזה יחס של תאי גזע

and dedifferentiated progenitor cells regeneration requires.

ותאי אב לא מובחנים נדרשים.

But we do know these cells come together

אבל אנחנו יודעים שהתאים האלה מתאחדים

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

ויוצרים את החלק החשוב ביותר בתהליך: הבלסטומה.

This structure is almost identical to a limb bud—

מבנה זה כמעט זהה לניצן גפיים -

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

ההבדל העיקרי הוא שהוא עשוי מתאים ממוחזרים, מתוכננים מחדש

and potentially reserved cells, rather than completely new ones.

ותאים שעשויים להיות שמורים, ולא חדשים לחלוטין.

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

מעבר לכך, לבלסטומות ולניצני גפיים יש אותה משימה:

to make thousands of new cells and organize them

ליצור אלפי תאים חדשים ולארגן אותם

into the muscle, bone, skin, and nerve tissue

לתוך השריר, העצם, העור ורקמת העצבים

required for a functional limb.

הנדרשים לאיבר תפקודי.

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

ככל שתהליך זה מתפתח, עצבים וכלי דם המשתרעים על אתר הפציעה

transmit nutrition and oxygen.

מעבירים תזונה וחמצן.

Over several weeks, the stump will steadily grow

במשך מספר שבועות, הגדם יגדל בהתמדה

a miniature limb with translucent skin.

איבר מיניאטורי עם עור שקוף.

And when the process is complete,

וכאשר התהליך יסתיים,

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

לא רק שהאיבר יתאים לשאר הסלמנדרה,

there won't even be a scar.

אפילו לא תהיה צלקת.

The relationship between scarring and regeneration

הקשר בין הצטלקות והתחדשות

is just one of this processes’ many mysteries.

הוא רק אחת מהתעלומות הרבות של תהליכים אלה.

Scientists are still tracking salamander cells on the molecular level

מדענים עדיין עוקבים אחר תאי סלמנדרה ברמה המולקולרית

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

כדי לקבוע כיצד הם חוזרים משלב בוגר לשלב מתחדש.

And research into transplanting blastema cells investigates

ומחקר על השתלת תאי בלסטמה חוקרים

how other animals might replicate this reconstructive wizardry.

כיצד בעלי חיים אחרים עשויים לשכפל את הקסם המשחזר הזה.

We also don’t understand how salamanders’ bodies know

אנחנו גם לא מבינים כיצד גופות הסלמנדרות

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

יודעים איזה חלק באיבר אבד או כמה צריך לגדל מחדש.

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

תיאוריה אחת היא שלתאי בלסטמה יש צורה של זיכרון מיקום,

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

המאפשרת להם לקבוע כמה לגדול ביחס אחד לשני.

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

וחשוב לא פחות להבין איך הגפיים האלה יודעות מתי להפסיק לגדול

to prevent overdevelopment, like in cancerous tumors.

כדי למנוע התפתחות יתר, כמו בגידולים סרטניים.

But one of regenerations essential ingredients doesn’t belong solely

אבל אחד המרכיבים החיוניים של ההתחדשות אינו שייך רק

to salamanders: the blastema.

לסלמנדרות: הבלסטומה.

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

קרני צבאים משתמשות ברקמת ריפוי דומה כדי להתחדש מדי שנה,

even though their skin scars like ours.

למרות שעורן מצטלק כמו שלנו.

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

עכברים קוצניים יכולים גם לשחזר עור, שיער וכמה נספחים אחרים ללא צלקות.

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

ואפילו בני אדם יכולים לחדש את קצות האצבעות והבהונות שלנו

in a surprisingly similar manner.

בצורה דומה להפליא.

We still don’t know whether this ability is tied

אנחנו עדיין לא יודעים אם יכולת זו קשורה

to our shared ancestry with salamanders

למוצא המשותף שלנו עם סלמנדרות

or fueled by distinct biological mechanisms.

או מונעת על ידי מנגנונים ביולוגיים מובהקים.

But with time and research,

אבל עם הזמן והמחקר,

who knows what evolutionary knowledge we might grow back.

מי יודע איזה ידע אבולוציוני אנו עשויים לצמח בחזרה.