Švicarski naravoslovec Abraham Trembley je leta 1740 v ribniku našel nenavadno žival. Ko jo je med eksperimentiranjem prerezal na pol, je presenečen ugotovil, da je iz vsake polovice zrasla novo bitje. Trembley je to čudežno žival poimenoval hidra po pošasti iz grške mitologije.

Od takrat so znanstveniki odkrili več živali z regenerativnimi sposobnostmi. Kuščarji obnavljajo izgubljene repe. Dvoživkam ponovno zrastejo amputirane okončine, morskim zvezdam pa odtrgani kraki. Nekateri ploski črvi lahko znova zgradijo telo iz ene same celice, je naštela voditeljica oddaje Ugriznimo znanost Renata Dacinger.

Kaj pa človek? Čeprav nam po amputaciji ne zrastejo novi udi, se naše telo nenehno obnavlja. Pa bomo kdaj lahko prevzeli sposobnost regeneracije, ki jo zmorejo živali?

Različne vrste regeneracije med živimi bitji

• MATIČNE CELICE se na mestu poškodbe diferencirajo, torej spremenijo v različne tipe celic, potrebne za regeneracijo poškodovanega tkiva. Tako si celimo rane, ta tip uporabljajo tudi ploski črvi.
• EPIMORFOZA: obstoječe celice se spremenijo v zarodne, se dediferencirajo. Nato se pomnožijo in spet diferencirajo v različne tipe, potrebne za regeneracijo tkiva. Na ta način lahko repatci obnovijo skoraj vse: okončine, možgane, srce, hrbtenjačo. Nedaven primer je mladič človeške ribice v Postojnski jami, ki je v pretepu izgubil nogo, čez leto in pol pa dobil novo.
• MORFOLAKSA: S transdiferenciacijo se telesna celica preoblikuje v drug tip telesne celice. Črva lahko razrežemo na pol ali celo več delov, in iz vsakega bo zrasla nova žival.
• KOMPENZACIJSKA REGENERACIJA: Obstoječe celice se delijo in popravijo poškodovano tkivo. Tako se regenerirajo jetra pri sesalcih.

Posebne vrste regeneracije so sposobni členonožci. Ko jim preti nevarnost, odvržejo okončine. Suha južina, pajek, škorpijon, ti lahko odvržejo do šest nog od osmih. Nazaj jih dobijo z naslednjo levitvijo. Celice odtrgane okončine se dediferencirajo, namnožijo in naposled naredijo novo nogo, je pojasnila Lilijana Bizjak Mali z biotehnične fakultete.

Sorodna novica Renata Dacinger med najboljšimi znanstvenimi novinarji v Evropi

Živali so to sposobnost pridobile skozi evolucijo. "Evolucijsko so organizmi zanimivi toliko časa, dokler so sposobni imeti potomce. Zato obnavljati organizem, ko je enkrat že imel potomce, evolucijsko praktično nima smisla, ker v evoluciji nima nobenega potenciala več. Treba je pa vedeti, da tisti organizmi, ki imajo ekstremno sposobnost regeneracije, so sposobni delno tudi nespolnega razmnoževanja. Obnavljanje hidre, s tem, da jo prepolovimo in dobimo dve, lahko tudi možnost razširjanja osebkov in s tem potencialnega zasedanja niše in biti bolj uspešen v okolju," je povedal Rok Kostanjšek, prav tako z biotehniške fakultete.

Regenerativne sposobnosti pri človeku

Kaj pa ljudje? Tudi mi imamo nekaj impresivnih sposobnosti predvsem pred rojstvom. Če zarodku pri 60 do 100 celicah vzamemo nekaj celic za preiskave, se lahko še vedno razvije v popolnoma funkcionalnega, je pojasnil Lenart Girandon z Educella. Podobno je, če otrok pred rojstvom potrebuje kirurške posege: rane se zacelijo brez brazgotin.

Pri celjenju rane odraslega človeka cilj ni regeneracija tkiva, temveč ustavitev krvavenja in zaprtje poškodbe. Pri tem ne nastane popolnoma funkcionalno tkivo, temveč brazgotina. Brazgotina nima živcev, nima določenih žlez. Če je na koži, ima le 70 odstotkov elastičnosti nepoškodovane kože.

Zakaj sploh zabrazgotinimo? Pomemben element je imunski sistem. Skozi rano lahko pridejo tujki, okužbe. Telo se mora zaščititi in zato v polnosti aktivira imunski odziv, nastane neke vrste "vojno stanje", ki ne omogoča regeneracije v polnosti, le nastanek zaščite. V tem okolju se zelo dobro počutijo celice, ki se jim reče fibroblasti, katerih edini namen je zaprtje rane.

Kaj pa matične celice? Pomembna sta dva tipa. Prvi so krvotvorne matične celice, iz katerih načeloma nastane celotna kri. Drugi so mezenhinske oziroma tkivne matične celice. Najdemo jih v praktično v vseh tkivih, zavirajo pretiran imunski odziv in omogočajo vsakodnevno obnavljanje tkiv.

Pri človeku se najhitreje obnavljajo tkiva, ki "komunicirajo" z zunanjim svetom: tkiva tankega črevesa in želodca, pljučni mešički, koža. "Morda se nam zdi, da se kosti nič ne obnavljajo, je pa zanimivo, da se na leto približno 10 odstotkov kosti obnovi. Če malo karikiramo, vsakih deset let dobimo nov skelet."

Izjema pri človeku: konica prsta

Nenavadna izjema je konica prsta. Če si človek odreže blazinico prsta in jo zdravniki pravilno oskrbijo, ta ni popolnoma izgubljena. Bolnišnica v Luzani je v pilotni študiji ugotovila nekaj presenetljivega.

Pet moških si je med delom poškodovalo konice prstov. Če bi si podobno odrezali kateri koli drug del telesa, bi veljal za izgubljenega. Zgodita se lahko dve stvari, je pojasnila Paris Jafari z univerze v Utahu. Po amputaciji prsta se rana lahko zaceli ali pa se prst obnovi. Če rano samo prekrijejo s kožo, se konica prsta ne obnovi, čeprav je noht ohranjen.

V tem primeru zdravniki rano izperejo, dajo mu antibiotike (saj gre za odprto rano) in nato neprepusten povoj. In če je prst v posebnem povoju, tako da je v rani ves čas tekočina, konica prsta znova zrase. Za to je potrebnih okoli šest tednov. Po treh tednih so bili prsti po funkcionalnosti in tipu skoraj normalni. A konica ne bo znova zrasla, če je poškodovan prevelik del prsta. Ostati mora vsaj košček nohta. Tako so ugotovili, da so v nohtu pomembne matične celice, ki prispevajo k regeneraciji.

Regulacijo obnove tkiva pri ljudeh in živalih, ki zmorejo regenerirati celotne okončine in tudi notranje organe, opravljajo iste molekule. Gre za molekule z imenom mikroRNK.

Obnavljanje hrustanca

Hrustanec je tkivo, ki se samo od sebe skoraj ne regenerira, še najbolj zato, ker ni ožiljeno. Celice ne dobivajo veliko hranil. Ameriški znanstveniki univerze Duke pa so ugotovili, kako bi se lahko hrustančno tkivo obnavljalo samo od sebe. Kako? Pogledali so, kako star je hrustanec v posameznem sklepu. V gležnju je najmlajši, v kolenu nekoliko starejši, v kolku najstarejši.

"Zanimivo je, da je molekule mikroRNK največ v gležnju, malo manj v kolenu in najmanj v kolku. Stvar bi lahko bila povezana. Artroza ali splošna obraba hrustanca nastane zaradi nabiranja mikropoškodb v sklepu, kar pripelje do vnetja, ki ruši vsa tkiva. Do neke mere lahko to vnetje že danes umirimo, do neke mere z mizenhinskimi matičnimi celicami lahko sprožijo omejeno regeneracijo. Vseeno pa to tkivno ni enake kakovosti kot prej. Ameriški znanstveniki pa so našli način, kako z drugačnim načinom vnosa mikroRNK doseči enako kakovost kot prej. Metoda bi lahko bila uporabna za zdravljenje kolčnega sklepa, ker je tam hrustanec najstarejši," je pojasnil Girandon.

Izjemna sposobnost samoregeneracije jeter

Kaj pa jetra? Obnavljajo se hitro, a le, če je na voljo določen delež zdravega jetrnega tkiva, poroča novinarka Nataša Ivanuš Čuček. Jetra so organ, ki deluje kot največja žleza v telesu in opravlja številne naloge. Sintetizira beljakovine in maščobe, je rezervoar sladkorjev, sodeluje pri prebavi. Jetra so nekakšna čistilna naprava, izpostavljena stalnemu vplivu toksinov. Zato je nujno, da se tudi obnavljajo. Obnova je izjemno pomembna, ko morajo zaradi bolezni zdravniki bolniku odstraniti del jeter.

Zdravemu človeku lahko odrežemo do 80 odstotkov jeter. Jetra so sestavljena iz osmih segmentov in za preživetje moramo ohraniti vsaj dva sosednja z vsemi strukturami. Pri bolnikih, ki imajo maščobno spremenjena jetra, ki prejemajo kemoterapijo, nekje do 70 odstotkov, pri bolnikih s cirozo, pa lahko odstranijo do 60 odstotkov jeter, je povedal Blaž Trotovšek z ljubljanskega kliničnega centra. Odrezani segmenti ne zrastejo več, se pa ostali segmenti povečajo na prvotno velikost jeter. Lahko zrastejo tudi manj, a so v vsakem primeru enako funkcionalni kot pred posegom.

Raziskave na miših kažejo, da bi iz ene jetrne celice lahko razvili 50 novih jeter.

Torej, bi nam lahko zrasla nova roka?

Kako bi lahko poznavanje regeneracije pri ljudeh in živalih pomagalo ljudem? "S celičnimi terapijami in regenerativno medicino v Sloveniji že zdaj zdravimo kar nekaj bolezni. Poleg zdravljenja hrustanca je presenetljiva tudi študija naših kardiologov, ki matične celice uporabljajo za regeneracijo srca, kar jim uspeva s precej dobrimi rezultati. Poleg tega smo s hematologi, pediatričnimi in odraslimi, uspeli pri nekaterih pacienti regenerirati poškodovano črevesje. S tem seveda nismo zadovoljni, v prihodnosti si želimo precej več od celičnih terapij. Verjetno prva precej pomembna aplikacija je zdravljenje prekinitve hrbtenjače. Najbolj odmevna in komercialno uspešna [nasmešek] pa bi bila študija, kako izrasti tretji set zob," je napovedal Girandon.

Sorodna novica Izjemen dosežek slovenskih kirurgov: po rekonstrukciji na podlakti nos prenesli na obraz

Pa bi nam lahko nekoč zrasla nova roka? "Da bi mi sprožili v štrclju, ki je ostal ... sprožiti neko regeneracijo tu je res kompleksna zadeva. Tudi igranje s sistemi mikroRNK je na začetku zelo pozitivno, lahko pa privede tudi do resnih stanj. Recimo neke vrste levkemije nastanejo ravno zaradi nedelovanja mikroRNK molekul. Po mojem je bolj verjetno to, da bomo uspeli tkiva ali pa organe najprej gojiti v laboratoriju."

Če vzamemo trajanje regeneracije uda pri človeški ribici, bi bil za nas postopek sploh smiseln? "Življenjska doba človeške ribice je podobna kot pri ljudeh, okoli sto let. Podobno človeška ribica pri okoli 14 letih postane spolno zrela. Človeška ribica ima precej večji genom, kar pomeni, da počasneje deli celice. Po drugi strani pa je količina tkiva, ki bi ga moral izrasti en človek, precej različna. Sicer je to nekoliko nehvaležno ocenjevati, ampak jaz bi rekel, da bi izrast človeške roke trajal dlje kot pri ribici, kjer traja leto in pol."

Video: Oddaja v celoti

UGRIZNIMO ZNANOST

Recikliranje oblačil (27. februar 2020)

Odrasel človek v dveh letih in pol popije približno 2200 litrov vode. Prav toliko je porabimo za izdelavo ene majice. Za majico potrebujemo še bombaž. Za njegovo pridelavo pa namenimo kar četrtino svetovne porabe insekticidov. Zato je tekstilna industrija, takoj za naftno, druga največja onesnaževalka okolja. Proizvodnja tekstila se je v 20 letih podvojila in še raste. Kaj lahko naredimo s to velikansko količino oblačil? Znanstveniki, med njimi tudi slovenski, iščejo odgovor na vprašanje, kako bi oblačila lahko učinkovito reciklirali.

Spreminjanje morske gladine (13. februar 2020)

V zadnjem letu je ekstremna plima dvakrat poplavila Piran. Benetke imajo s tem nenehne težave. Do danes je pod vodo izginilo že pet otokov Salomonovega otočja, enaka usoda grozi še vsaj šestim. Podatki meritev višine morske gladine zadnjih deset let kažejo, da se morje pospéšeno dviga. Eden izmed vzrokov za to je tudi taljenje ledenikov. Na Antarktiki se stali več kot 250 milijard ton ledu na leto, kar je šestkrat več kot pred štiridesetimi leti. Za koliko se bo gladina morja dvignila v prihodnjih stotih letih?

Superračunalniki (30. januar 2020)

Zato da imamo vsak dan vremensko napoved, potrebujejo meteorologi superračunalnike. To so zelo zmogljivi računalniki, ki lahko obdelujejo velikanske količine podatkov. Vendar jih ne uporabljajo le meteorologi. Trenutno je najzmogljivejši računalnik na svetu računalnik Summit v Nacionalnem laboratoriju Oak Ridge na Oddelku za energijo ZDA. V Sloveniji pa imamo najzmogljivejši javni superračunalnik na Univerzi v Mariboru.

FREKVENCA X

Na valovih odnosov: Psihofizično zdravje (26. februar 2020)

Možgani so sestavljeni iz skoraj sto milijard živčnih celic. In ko so naši nevroni v odnosu z nevroni drugega človeka, je aktiviran cel spekter omrežij v možganih. Na valovih odnosov se znajdemo zelo različno, včasih smo veseli, še večkrat razočarani. Socialna zavrnitev se v možganih dotakne istih področij kot fizična bolečina. Razviti normalen in zdrav odnos je zelo težko, kakovostni odnosi od nas zahtevajo, da si vzamemo čas. Tega pa nam kronično primanjkuje. Od kakovosti odnosov je zelo odvisno naše psihofizično zdravje, v sodobni tržno usmerjeni družbi je vse bolj prisoten tudi “kult” izgorelosti. Iz katerih zdravih izhodišč lahko razvijemo kakovostne odnose in dobro psihofizično počutje?

O novem koronavirusu s svetovno znanim virologom Vincentom Racaniellom (25. februar 2020)

Medtem ko nas širjenje novega koronavirusa vse bolj plaši tudi v Sloveniji, se na Valu 202 vračajo osnovam. Sploh vemo, kaj je to – virus? Omemba te besede večino ljudi zmrazi, toda pri virusih še zdaleč ni vse slabo. Nasprotno, virusi so nepogrešljivi spremljevalci razvoja življenja na Zemlji, v okolju okrog nas in v nas samih jih je nešteto, v sodobnosti pa se kažejo tudi kot izjemno obetavno terapevtsko sredstvo. O virusih in tudi neprijetnem širjenju novega koronavirusa smo se pogovarjali s svetovno znanim virologom Vincentom Racaniellom.

S pomočjo katalizatorjev do čistejšega okolja (13. februar 2020)

Plastika, bencin v avtomobilu, zdravila, gnojila, čistila – za proizvodnjo praktično vsega smo potrebovali katalizatorje. Kemijski inženirji jim pravijo čarobne snovi, ki poskrbijo, da se elementi povežejo na ravno pravi način, da dobimo želene kemične produkte. In čeprav se morda to bere kot umazana kemija, pa bi lahko s pomočjo katalizatorjev poskrbeli tudi za čistejši svet. Kako lahko denimo iz ogljikovega dioksida ustvarimo metanol, ki bi lahko v prihodnosti nadomestil fosilna goriva?

Stopinja in pol: Kako iz enega semena vzklije množičen boj (6. februar 2020)

Danes nihče ne more več reči, da ni seznanjen s spreminjanjem podnebja, ki smo mu priča. O višjih povprečnih temperaturah, taljenju ledenikov, dvigovanju gladine morja, pogostejših ekstremnih vremenskih pojavih in drugih spremembah v našem okolju beremo in poslušamo vsak dan. A redko katere države so se že začele resno pripravljati na nove razmere, tudi zato se že skoraj leto po vsem svetu vsak petek dogajajo podnebni protesti. Gre za množično politizacijo okoljskih zadev, ključni trenutek vsega pa je: oglasila se je najmlajša generacija, najstniki, prihodnji volivci, ki se bojujejo za svojo prihodnost na Zemlji.

MOŽGANI NA DLANI

Lažni spomini (27. februar 2020)

Se vam je že zgodilo, da ste se s partnerjem, prijateljem, sodelavcem spominjali nečesa izpred nekaj mesecev ali let, nato pa se sprli, saj ste se dogodka ali katere od njegovih podrobnosti spominjali različno? Če boste dobro poslušali današnjo oddajo Možgani na dlani, verjamemo, da do takšnih situacij ne bo več prihajalo. Razlog za to so namreč naši lažni spomini.

"Šah je miniatura življenja, dokler bo to, bo obstajal tudi šah" (20. februar 2020)

64 črno-belih polj in 32 črnih in belih figur. In število možnih potez, ki presega število atomov v nam vidnem vesolju. Šah je igra, ki s človekom sobiva že stoletja in je veliko več kot le izjemno urjenje miselnih sposobnosti. Svet šaha odpira pisan svet možnosti za raziskovanje človekove kognicije, hkrati pa je lahko tudi terapevtsko sredstvo in kot pravi doktorica psihologije, velemojstrica Jana Krivec "miniatura življenja".

Kako se rodijo čustva? (13. februar 2020)

Te dni je vse okoli nas veliko srčkov in pogovorov o ljubezni. In najbrž bi ob besedi "čustva" marsikdo hitro pomislil prav na ljubezen - a gre seveda samo za delček pisanega mozaika naših emocij, ki pa niso nujno vedno pozitivne. Tudi čustva imajo svojo zgodbo in rastejo skupaj s človekom. Kako se razvijajo v prvih mesecih po našem rojstvu bomo raziskovali s pomočjo razvojne psihologinje Urške Fekonja.

Možgani in propriocepcija (6. februar 2020)

Propriocepcijo bi zelo poenostavljeno lahko opisali kot sposobnost zaznavanja in občutenja našega telesa v prostoru. To ste najbrž že številni ozavestili pri kakšnem sproščanju, ko je bilo treba "sprostiti desno stopalo, levo roko, prste na njej in tako naprej". Vsakodnevno pa je propriocepcija izredno pomemben del našega gibanja, ravnotežja in koordinacije. Že rimski filozof in zdravnik Galen je v 2. stoletju našega štetja raziskoval zavest o našem telesu v prostoru, seveda pa je minilo mnogo stoletij, preden je prišlo do raziskav, ki so pripeljale do znanja, kot ga imamo danes. Tokrat torej ne bomo razmigali samo svojih možganov, pač pa celotno telo.

ODBITA DO BITA

Vsakokratno branje drobnega tiska bi nam vzelo 8 let življenja (27. februar 2020)

Drobni tisk tehnoloških podjetij je pomemben za našo varnost in zasebnost na spletu. Zakaj je potem napisan tako, da ga nihče ne razume ter tako dolg in dolgočasen, da ga nihče ne bere? V uvodni epizodi mini serije Drobni tisk je v odbitem studiu gostovala Pika Šarf, mlada raziskovalka Inštituta za kriminologijo.

Bomo kmalu vse naprave polnili z enim kablom? (13. februar 2020)

Kljub številnim tehnološko naprednim rešitvam in brezžičnim tehnologijam na trgu vlada zmeda, ker nimamo enotnega standarda za vse naše pametne naprave. Smo s standardom USB C korak bližje enotni rešitvi? Kako se je USB razvijal in kam gre, je razložil Patricio Bulić s fakultete za računalništvo in informatiko.

Fotofiniš 3: Življenje na Instagramu (6. februar 2020)

V zadnjem delu miniserije o trikih za dobro in všečkano fotografijo in Instagram trendih za leto 2020.

Fotofiniš 2: Fotografija postaja instant, prehitro nam je vse všeč (30. januar 2020)

V drugem delu miniserije o vplivu sodobne tehnologije na fotografijo razmišlja fotografinja Instagram generacije Urša Premik.