Евгений Васильев
Руки у меня золотые, да вот только растут они не из того места

Почему люди не регенерируют части тела

Почему люди не регенерируют части тела
© World Science Festival

Обыкновенная ящерица, пойманная за хвост, отбрасывает его и выращивает новый. Пауки, раки, а также некоторые другие членистоногие, умеют восстанавливать потерянные конечности, клешни. У беспозвоночных регенерация развита еще сильнее. Человек так не может, максимум – это зарастить рану, срастить кость или увеличить в размерах печень при потере ее части. Полноценно регенерировать конечности и крупные органы ни люди, ни другие крупные млекопитающие, не умеют. Так сложилось эволюционно, под влиянием нескольких факторов.

Сложность и ресурсоемкость процесса

Ящерицам свойствено восстанавливать хвост © California Herps
Ящерицам свойствено восстанавливать хвост © California Herps

Регенерация тканей – процесс весьма ресурсоемкий и сложный. При получении травм, организм должен первоочередно мобилизовать имеющиеся ресурсы на восстановление от последствий травмы. Крупные позвоночные, будучи довольно сложными организмами, часто не могут себе позволить это, так как не испытывают избытка продовольствия.

Получив травму, организм может пойти двумя путями: поскорее зарастить рану, чтобы уменьшить уязвимость, или же начать процесс полного восстановления утраченной части. Отрастить луч морской звезде, или клешню раку, сравнительно легко. Эти анатомические единицы имеют относительно простую структуру.

Начальные стадии восстановления клешни у рака © NOAA Teacher at Sea Blog
Начальные стадии восстановления клешни у рака © NOAA Teacher at Sea Blog

Органы и конечности позвоночных намного сложнее, чем у беспозвоночных. Поэтому рак регенерирует клешню до полноценных размеров за несколько линек, а ящерица хоть и отращивает новый хвост, но вместо твердого позвоночника он содержит лишь мягкий хрящ. Человек и другие приматы, как организмы более крупные и сложные, не умеют и такого.

Если бы способность к регенерации присутствовала у крупных позвоночных – на восстановление органов тратилось бы слишком много ресурсов. Млекопитающие, не самые сильные в своей среде обитания, не могли обеспечить себе избыток полезных веществ в условиях конкуренции.

Если тратить все, что доступно (в том числе, «сжигать» мышцы и т.д.), то так можно изрядно ослабить организм, еще больше урезав шансы выжить. Поэтому предпосылок к выработке механизма полноценного восстановления у наших предков (даже не обезьян, а гораздо более древних) не сложилось.

Животные, занимавшие вершину пищевой цепочки, которые теоретически могли есть все, что попадется, могли бы выработать такой механизм, но и тут не все гладко. Не имея конкурентов, и поедая все живое, такие организмы быстро оставили бы себя без еды и вымерли.

Скорость восстановления

Помимо сложности, имеет значение и скорость процесса. Чем крупнее организм – тем дольше он формируется, развивается, приобретает полные размеры. Скорость регенерации тоже зависит от этого. У человека даже небольшой порез полностью затягивается минимум за неделю, а сломанная кость срастается за две-три. Чего уж говорить о чем-то посерьезнее, чем нарастить немного кожи или костной ткани.

Темпы метаболизма человеческого организма не позволяют вырастить полноценный орган очень быстро. При этом, высокая сложность конструкции делает невозможным замещение функций одних тканей другими. Если почки отказали, то обновить их быстро не выйдет. Млекопитающее с неработоспособной выделительной системой умрет от интоксикации раньше, чем она успеет регенерировать. Вот и не сложилось предпосылок для развития такой способности.

Вместо полноценного восстановления, млекопитающие совершенствовали в ходе эволюции регенерацию частичную, идя по пути наименьшего сопротивления. Организму намного проще и быстрее зарастить кое-как рану, увеличить одну почку или легкое при повреждении/отказе другого, чем выращивать заново. Вот и получилось, что с точки зрения выживаемости такой вариант оказался выигрышнее.

Восстановление печени у донора и реципиента: у обоих из половинок вырастает полноразмерный орган
Восстановление печени у донора и реципиента: у обоих из половинок вырастает полноразмерный орган

Кроме того, ситуации частичного повреждения внутренних органов, при сохранении целостности других, в природе очень редки. Если это экзогенная болезнь, то хоть с регенерацией, хоть без, животное все равно, скорее всего, не выживет. Если это травма, вряд ли получится так, что почки или печень останутся отбиты напрочь, а все остальное будет невредимым. Скорее всего, раны в совокупности окажутся несовместимы с жизнью. А нет выживаемости носителей признака (способности к восстановлению) – нет и его эволюции.

Что касается конечностей, тут сложная их структура не позволяет вырастить руку или ногу. В условиях естественного развития организма свои полноценные размеры он набирает только после достижения половой зрелости. А это, для крупных животных, минимум несколько лет.

Даже если лишь одна конечность вырастала бы быстрее – все равно, в этот период животное остается уязвимым и не имеет особых конкурентных преимуществ перед теми, кто лишь заращивает рану. Скорее, даже наоборот, так как тело в этот период нуждается в большем количестве ресурсов.

Можно ли «включить» регенерацию

Советский биолог Лев Полежаев изучал регенерацию тканей и проводил эксперименты, в том числе, на человеке. В своих работах он добился определенных успехов, например, смог стимулировать регенерацию дистальных (ногтевых) фаланг пальцев. Начиная с 70-х годов прошлого века, другим ученым удавалось неоднократно повторить это достижение.

Палец после травмы и спустя пару месяцев © Daily Mail
Палец после травмы и спустя пару месяцев © Daily Mail

Для того, чтобы кончик пальца отрос заново, нужно соблюдение нескольких условий. Во-первых, разрез должен проходить в определенной области, немного ниже «корня» ногтя. Во-вторых, рану нельзя зашивать, она должна оставаться открытой. Процесс восстановления стимулировали химическим и физическим (например, электрическим) воздействием на ткани в области раны.

Учитывая потребность в сохранении довольно крупной открытой раны, становится ясно, почему в природных условиях такая регенерация почти исключена. Ведь пораженная плоть, без доступа к средствам медицины, является лакомой наживкой для бактерий. Зараженный организм вряд ли выживет, а значит у того, кто просто быстро заращивает рану, есть эволюционное преимущество.

Что касается участка, от которого происходит регенерация, то на эту загадку ответ тоже найден. Дело в том, что как раз в этой области есть зона развития стволовых клеток, которые и участвуют в формировании новых тканей. Если ампутация произошла ниже этой зоны – стволовые клетки расти не будут, новая часть пальца не вырастет. Также стволовые клетки участвуют и в формировании нового хвоста у ящериц.


Учитывая вышесказанное, в теории, у человека имеются предпосылки к регенерации. Наша ДНК – своеобразный «проект», в котором закодирована информация о строении тела. Полноценный человеческий организм формируется, используя генетический код всего лишь из слившихся яйцеклетки и сперматозоида, выращивая в итоге полноценные органы и конечности. Почему бы не заставить его сделать это еще раз.

Когда наука достигнет больших успехов в исследовании как генома, так и стволовых клеток, вполне возможно, что регенерация станет доступна. Ведь если в дикой природе активация механизма полноценного восстановления утраченных частей тела опасна и является непозволительной роскошью, то под надзором медиков этот процесс станет контролируемым, а основные факторы риска (вроде заражения раны) будут устранены.