Postopek regeneracije
Izvor materiala za regeneracijo
Po amputaciji prilega, ki je sposoben regeneracije, nastane blastema iz tkiv v panju tik za stopnjo amputacije (glej fotografijo). Ta tkiva doživljajo drastične spremembe. Njihove celice, ki so bile nekoč specializirane za mišice, kosti ali hrustanec, izgubijo lastnosti, po katerih jih običajno identificiramo (dediferenciacija); nato začnejo migrirati proti ranjeni povrhnjici in se kopičijo pod njo, tako da tvorijo zaobljen pop (blastema), ki se izboči iz panja. Celice, ki so najbližje konici popka, se še naprej množijo, medtem ko se tiste, ki so najbližje starim tkivom panja, razlikujejo v mišice ali hrustanec, odvisno od njihove lokacije. Razvoj se nadaljuje, dokler se končne strukture na vrhu regeneriranega dodatka ne ločijo in v procesu porabijo vse proliferacijske celice.
človeška bolezen: Popravilo in regeneracija
Z nadomeščanjem poškodovanih ali uničenih celic z zdravimi novimi celicami postopki popravljanja in regeneracije delujejo tako, da se posameznikovi obnovijo
Zdi se, da se celice blasteme ločijo v isto vrsto celic, kot so bile prej, ali v tesno povezane vrste. Celice morda pod določenimi pogoji spreminjajo svoje vloge, vendar očitno to redko storijo. Če se blastema okončin presadi na hrbet iste živali, lahko nadaljuje svoj razvoj v okončino. Podobno bo repna blastema, presadjena drugje na telesu, postala rep. Tako zdi, da celice blastema nosijo neizbrisen pečat dodatka, iz katerega so bile proizvedene in v katere so namenjene razvoju. Če pa se repna blastema presadi na panje okončine, pa bo struktura, ki se obnavlja, sestavljena iz obeh prilog.
Teorija polarnosti in gradienta
Vsaka živa stvar ima polarnost, en primer je razlikovanje organizma v glavo, prednji del in rep ali zadnji del. Obnavljajoči se deli niso izjema; polariteto kažejo tako, da vedno rastejo v distalni smeri (stran od glavnega dela telesa). Med nižjimi nevretenčarji pa razlikovanje med proksimalnim (blizu ali v telesu) in distalnim ni vedno jasno. Na primer, ni mogoče obrniti polarnosti "stebel" v kolonialnih hidroidih. Običajno bo kos stebla zrasel na koncu glave ali hidrantu na prostem ali distalnem koncu; če je to izklopljeno, pa obnavlja hidrant na koncu, ki je bil prvotno proksimalen. Polarnost v tem sistemu je očitno določena z gradientom aktivnosti tako, da se hidrant obnavlja, kjer koli je metabolična stopnja najvišja. Ko se hidrant začne razvijati, zavira proizvodnjo drugih, ki so mu blizu, z difuzijo zaviralne snovi navzdol po steblu.
Ko načrtne ploskve prerežemo na polovico, vsak kos zraste na koncu, ki manjka. Celice v bistvu enakih predelih telesa, kjer je bil narejen rez, tvorijo blasteme, ki v enem primeru ustvarijo glavo, v drugem pa postanejo rep. Kaj obnavlja vsak blastema, je v celoti odvisno od tega, ali gre za sprednji kos ali zadnji del navadne črve: resnično razliko med obema kosoma lahko ugotovimo s presnovnimi diferenciali. Če je prečni kos navadne črve razrezan zelo tanek - preozek, da bi lahko vzpostavil učinkovit metabolični gradient -, lahko obnavljata dve glavi, ena na obeh koncih. Če se presnovna aktivnost na sprednjem koncu ploščatega črva umetno zmanjša z izpostavljenostjo nekaterim zdravilom, se lahko pri prejšnjem zadnjem koncu glista razvije glava.
Obnavljanje prilog predstavlja drugačen problem kot pri celotnih organizmih. Plavuta ribe in okončina salamander imata proksimalni in distalni konec. Z različnimi manipulacijami pa je mogoče, da se regenerirajo v bližnji smeri. Če je v plavuti ribe zarezana kvadratna luknja, se regeneracija izvaja po pričakovanjih od notranjega roba, lahko pa se zgodi tudi z distalnega roba. V zadnjem primeru je regeneracijska plavuta pravzaprav distalna struktura, le da se veča, da raste v bližnji smeri.
Amfibijske okončine reagirajo na podoben način. Možno je cepiti roko newt na bližnjo steno telesa in ko je vzpostavljen zadosten pretok krvi, se cepi roko med ramo in komolcem. Tako nastaneta dva panja, kratek, sestavljen iz dela nadlakti, in daljši, ki je sestavljen iz preostale roke, ki štrli v napačno smer s strani živali. Oba panja obnavljata isto stvar, in sicer vse, kar običajno leži oddaljeno od stopnje amputacije, ne glede na to, s kakšnega panja je bil obrnjen. Obrnjena roka tako sam obnavlja zrcalno sliko.
Jasno je, da ko se struktura obnovi, lahko ustvari le dele, ki so običajno oddaljeni od stopnje amputacije. Sodelujoče celice vsebujejo informacije, potrebne za razvoj vsega "navzdol", vendar nikoli ne morejo postati proksimalnejše strukture. Regeneracija, podobno kot embrionalni razvoj, poteka v določenem zaporedju.
