En bevarad ekollonmask |

Imponerande och potentiellt hjälpsamma djur

Ekollmaskar är marina djur som har en imponerande förmåga att ersätta förlorade kroppsdelar. Överraskande har människor många av samma gener som djuren, inklusive de flesta - och kanske alla - av de som är involverade i förnyelse. Av en okänd anledning är förnyelsebanan inte aktiv i oss. Om vi ​​kunde hitta ett sätt att stimulera de rätta generna, kan det vara möjligt för människor att återväxa förlorade kroppsdelar. Forskare studerar gener och mänskliga gener med detta mål i åtanke.

Ekollmaskar tillhör en grupp som kallas hemichordates. Denna grupp är släkt med en annan grupp organismer som kallas kordater. Människor och andra ryggradsdjur är kordater. Ekollmaskar är inte nära besläktade med daggmaskar, som är ryggradslösa djur, även om den förkortade termen "maskar" ibland används för att hänvisa till djuren.

En ekornormar gräver i sanden

Prefixet hemi betyder hälften. Hemichordates kunde han tänka på som halvvägs mellan ryggradslösa djur och kordater.

Kroppen av en ekollonmask

Biologer delar upp ekornmaskens kropp i tre sektioner - proboscis, krage och bagageutrymme. Proboscis är framme av masken. Det är långsträckt och ofta koniskt i form. Kragen är en köttig, ringliknande struktur bakom proboscis. Stammen är djurets längsta del. Maskarna sträcker sig från mindre än tum tum till så långa som sju fot.

Ekollmaskar namnges från det faktum att proboscis och krage ibland liknar en ekollon (frukt av en ek) som sitter i sin kopp. Vissa tror dock att regionen ser mer ut som en struktur som finns i en manlig människa än ett ek.

De flesta ekollonmaskar har en tråkig gul, ljusorange eller ljusrosa färg. Forskare som utforskade en djuphavsmiljö upptäckte nyligen vackra lila maskar. Djuren visas i filmerna nedan. De har något annorlunda utseende och har en annan färg än maskarna som finns på grundare djup.

Den främre änden av ekollonmaskar påminner vissa människor om frukt av ett ek. |

Proboscis och krage

Proboscis är en muskulös struktur som gör det möjligt för en ekollonmask att gräva sig igenom sanden eller leran. Ormen har inga ögon, öron eller andra strukturer som vi kan förvänta oss på ett djur. Hela djurets hud innehåller dock sensoriska receptorer. Dessa möjliggör förmodligen att känna ljus, kemikalier och beröring. Hudcellerna cilieras. Cilia är små hårliknande strukturer som slår för att skapa en ström av vätska.

Chordates har en flexibel, stavliknande struktur som kallas ett notokord i åtminstone någon etapp av deras liv. Hos människor ersätts notokordet av ryggraden under embryonal utveckling. Ekollmaskar har en liknande struktur som en notokord som kallas stomochord, som inte utvecklas längre. Det mesta av stomochordet ligger under kragen.

Munnen är belägen på maskens undersida mellan proboscis och kragen. Masken har en fullständig matsmältningskanal som rör sig från munnen, genom stammen och till anus i slutet av stammen. Munnen leder till svelget, som i sin tur följs av matstrupen, magen och tarmen.

Struktur av den främre (främre) änden av en ekollmask |

Trunk

Stammen innehåller många av ormens organ. Vissa av de strukturer som beskrivs nedan sträcker sig emellertid från bagageutrymmet in i kragen och till och med in i proboscis.

Andningssystem

Gälvsnitten är placerade bakom kragen. Vatten kommer in i masken via munnen och flyter sedan över pälarna. Syre lämnar vattnet och kommer in i blodkärlen i källorna medan koldioxid rör sig från blodet in i pälarna. Vattnet lämnar kroppen och återvänder till havet genom gälvspalterna.

Cirkulationssystem

Ett kärl längs djurets rygg (ryggkärlet) skickar blod till proboscis. Här fungerar en muskelsäck som ett hjärta. Blodet rör sig bakåt genom ett kärl på maskens nedre yta (det ventrale kärlet). Ormen har ett öppet cirkulationssystem, vilket innebär att blodet inte är inneslutet i blodkärl hela vägen. På vissa platser reser den genom utrymmen som kallas bihålor. Blodet är färglöst och innehåller upplösta ämnen men inga celler.

Nervsystem

Nervsystemet verkar vara ganska enkelt men kräver mer studier. Djuret har en rygg nervkabel längs den övre delen av kroppen och en ventral längs den nedre delen. Det har också en plexus (en samling av grenade nerver) under sin hud. Den har dock ingen hjärna.

Utsöndringssystem

Utskillnadsorganet ligger bredvid hjärtat och kallas glomerulus eller njurarna. Detta organ tar bort avfall från blodet.

En ekornorm på djup havsbotten

Ekornormen ovan upptäcktes av NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) Okeanos Explorer team. Djuret hittades under en expedition känd som 2016 Deepwater Exploration of Marianas.

Life of a Acorn Worm

Ekollmaskar lever i u-formade tunnlar som de skapar i sanden eller leran i det tidiga området eller i områden täckta av djupare vatten. Djuren ses sällan av människor. Den ena änden av tunneln används för utfodring och den andra änden för avföring. Huden innehåller körtlar som utsöndrar slem, som leder tunneln. Maskarna tenderar att stanna på ett ställe när de har grävt hålen, även om de långsamt kan krypa från en plats till en annan. Proboscis är den mest aktiva delen av masken under grävning och utfodring, men kragen hjälper grävningsprocessen.

De flesta maskar sväljer sand eller lera och extraherar detritus från det. Detritus består av små fragment av döda och sönderdelade varelser samt partiklar av deras avfallsmaterial. Sanden sopas mot maskens mun av cilia på proboscis och krage. När detritusen har extraherats, utvisas sanden genom anus vid ytan av hålen, och produceras maskformade gjutgods som påminner om de som lämnas av daggmaskar.

Vissa ekollonmaskar kan få näringsämnen genom filtermatning. Havsvatten kommer in i kroppen genom munnen och existerar via gälarna. Suspenderade partiklar i vattnet fångas på pälarna och hålls kvar för mat.

Livscykel för en ekollonmask (Belanoglossus simodensis) |

Fortplantning

Ekollmaskar är antingen manliga eller kvinnliga. Honan släpper en massa ägg täckt med slem. Hanen släpper spermier. När spermierna befruktar ägg i havet bryts slemet ner. Den unga masken utvecklas i havet. I vissa arter av hemichordate ser ungen ut som en ung mask. I andra ser det ganska annorlunda ut från vuxen och är känt som en tornarialarva, som visas på bilden ovan. Åtminstone vissa arter av ekollonmaskar kan reproducera oexuellt när bitar av maskstammen bryter av och växer till nya djur.

Larverna av ekollonmaskar liknar dem i filmen Echinodermata, som innehåller sjöstjärnor, sjöborrar och havsgurkor. Vissa strukturella särdrag och aspekter av embryonal utveckling kopplar echinoderms till kordater. Dessa länkar mellan phyla får biologer att placera pinnhud, hemikordater och kordater i en grupp som kallas deuterostomerna.

Förnyelse i ekornsmaskar

Förnyelseförmågor

Forskare vid University of Washington (UW) publicerade nyligen resultaten från en detaljerad utforskning av regnbildning av ekorn. Om en mask skärs i hälften mellan huvudet och svansen, växer varje maskar den saknade halvan i rätt proportion. Alla förlorade inre organ och strukturer byts ut och de är var och en i rätt position och med rätt storlek och form. Det är faktiskt omöjligt att skilja de regenererade maskarna från den ursprungliga. Om var och en av de nya maskarna skärs upp, upprepas regenereringsprocessen.

Forskarna fann att dag 15 efter att en mask hade klippts i två sektioner, hade de skadade bitarna återupptagit de saknade organ, nerver och kroppsstrukturer. Dessutom var alla dessa delar funktionella.

Vi delar tusentals gener med dessa djur, och vi har många, om inte alla, samma gener som de använder för att förnya sina kroppsstrukturer.

- Shawn Luttrell, University of Washington

Ansökan till humanbiologi

UW-forskarna studerade genuttryck i ekornmaskarna när de regenererades. Gener styr konstruktionen av en kropp och verkan av kroppsprocesser genom kodning för proteiner. Uttrycket "genuttryck" betyder att en gen blir aktiv. Forskarna misstänker att en mastergen eller gener genererar de andra generna som är involverade i regenereringen av en skadad ekollmask.

Forskarna hoppas kunna hitta en liknande genetisk kontrollmekanism hos människor. Om de gör det kan det vara möjligt att ta ett vävnadsprov från en skadad person, trigga de rätta generna för att bli aktiva och sedan placera provet över skadan som ett transplantat. Om allt går enligt plan kommer den saknade strukturen att regenereras.

En annan vy av en djuphavs ekornorm

Nuvarande förnyelseförmåga hos människor

Människor har för närvarande en mycket begränsad förmåga att regenerera strukturer i kroppen. Några exempel på naturliga förnyelseplatser inkluderar:

  • hud
  • endometrium i livmodern (förlorat under varje menstruation och sedan regenererad)
  • fingertoppar (under vissa förhållanden)
  • levern, förutsatt att minst en fjärdedel av orgelet fortfarande finns

Att regenerera hela nerver efter att de har skadats, ersätta hela organ efter förödande skador och ersätta amputerade lemmar skulle vara underbara framsteg inom medicinsk vetenskap. Ekollmaskar kan visa forskare hur man kan åstadkomma detta.

Jag tror verkligen att vi som människor har potential att regenerera, men något låter inte det hända. Jag tror att människor har samma gener, och om vi kan ta reda på hur vi kan slå på dessa gener kan vi återfå.

- Billie Swalla, Friday Harbor Laboratories Director

Förnyelse via stamceller

UW-forskarna försöker upptäcka om ekornsmaskar använder stamceller för att producera nya kroppsdelar eller om andra celler är omprogrammerade. Stamceller är ospecialiserade men kan stimuleras till att bilda specialiserade celler under rätt förhållanden. Intressant nog har medicinska forskare uppnått en viss framgång i att inducera regenerering av mänsklig vävnad och strukturer via stamceller. Kanske kommer stimulerande stamceller och stimulerande gener som vi delar med ekollonmaskar båda vara till nytta för förnyelse i framtiden.

Varför kan inte människor regenerera förlorade kroppsdelar naturligt?

Det är inte känt med säkerhet varför människor saknar naturlig förnyelseskapacitet utöver några få fall. Enligt University of Washington-forskare finns det minst två teorier som kan förklara situationen.

När en bit av kroppen bryts av kan vårt immunsystem reagera så starkt för att förhindra blodförlust och infektion att det producerar ärrvävnad som förhindrar regenerering. En annan faktor som är inblandad kan vara att eftersom vi är så mycket större än en ekollmask kan energin som krävs för att skapa en ny kroppsdel ​​vara för hög.

Ekornormar och män

Cirka sjuttio procent av mänskliga gener har en motsvarighet i ekollonmaskar. Det är konstigt att tro att en varelse som ser så annorlunda ut än en människa och som är relativt primitiv i funktion skulle kunna dela så många gener med oss. Att förstå hur generna i masken fungerar kan dock vara till stor hjälp. Förnyelse av kroppsdelar kan ha en dramatisk effekt på människors liv.

referenser

Utforskning av hemichordata och ekollonmask i ett virtuellt laboratorium från Rutgers University

Förnyelse i ekollonmaskar och människor: Ett nyhetsmeddelande från University of Washington

Det växande vetenskapliga intresset för hemikordater plus fakta om djuren från The Node (The Company of Biologists)