क्रस्टेशियन लेग पुनर्जनन जटिल माइक्रोएनाटॉमी और सेल विविधता को पुनर्स्थापित किया

पशु जटिल अंगों को पुन: उत्पन्न कर सकते हैं, फिर भी इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप अक्सर मूल संरचना की गलत प्रतिकृतियां होती हैं। क्रस्टेशियन परहयाले में, भ्रूण और पुनर्जनन पैर जीन अभिव्यक्ति की गतिशीलता में भिन्न होते हैं लेकिन स्पष्ट रूप से समान परिपक्व संरचनाओं का उत्पादन करते हैं। हम माइक्रोएनाटॉमी, संवेदी कार्य, सेलुलर संरचना और सेल आणविक प्रोफाइल की जांच के लिए पूरक दृष्टिकोणों का उपयोग करते हुए Parhyale पैर पुनर्जनन की निष्ठा की जांच करते हैं। हम पाते हैं कि पुनर्जनन बाहरी संवेदी अंगों के जटिल सूक्ष्म शरीर रचना विज्ञान और स्थानिक वितरण को ठीक से दोहराता है और उनके संवेदी कार्य को पुनर्स्थापित करता है। एकल-नाभिक अनुक्रमण से पता चलता है कि कोशिका-प्रकार की संरचना और ट्रांसक्रिप्शनल प्रोफाइल के संदर्भ में पुनर्जीवित और असंक्रमित पैर अप्रभेद्य हैं। यह उल्लेखनीय निष्ठा जीवों की विभिन्न प्रक्रियाओं के माध्यम से समान परिणाम प्राप्त करने की क्षमता पर प्रकाश डालती है।

पुन: उत्पन्न करने की क्षमता जानवरों में व्यापक रूप से भिन्न होती है। स्पेक्ट्रम के एक चरम पर, ग्रहों और हाइड्रोज़ोन को पूर्ण पुनर्जनन में सक्षम माना जाता है, अलैंगिक प्रजनन प्राप्त करने के लिए पुनर्जनन के साथ विखंडन को जोड़ना (1)। दूसरे छोर पर ऐसे जीव हैं जिनमें पुनर्जनन की कमी है (जैसे, नेमाटोड) या एपिथेलिया और रक्त जैसे ऊतकों में शारीरिक सेल टर्नओवर तक सीमित है। इन दो चरम सीमाओं के बीच अपूर्ण पुनर्जनन वाले जानवरों की एक विस्तृत विविधता है। उदाहरणों में ज़ेनोपस फ्रॉगलेट्स शामिल हैं जो खराब पैटर्न वाले स्पाइक्स (2) द्वारा कटे हुए अंगों की जगह लेते हैं, छिपकलियां जो अपनी पूंछ के हड्डी कशेरुकाओं को उपास्थि (3, 4) से बदल देती हैं, और कॉकरोच अप्सराएं जो पैरों को पुन: उत्पन्न करती हैं जिनमें नसों, मांसलता में छोटे लेकिन लगातार अंतर होते हैं। और बिना चोट के पैरों की तुलना में श्वासनली (5)। कुछ मामलों में, अच्छी तरह से अध्ययन किए गए एक्सोलोटल पैर और ज़ेब्राफिश फिन सहित, पुनर्जनन सामान्य रूप के अंगों का उत्पादन करता है जिसमें सूक्ष्म दोष हो सकते हैं (6–9)। पुनर्जनन के अधिकांश उदाहरणों में, यह अज्ञात है कि क्या सेलुलर संरचना, विस्तृत आकारिकी, और पुनर्जीवित अंगों के कार्य पूरी तरह से बहाल हो गए हैं।

हमने इस प्रश्न को क्रस्टेशियन परहयाले हैवेन्सिस में देखा, एक प्रयोगात्मक प्रणाली जिसमें पैर आमतौर पर विच्छेदन (10, 11) के बाद 1 से 2 सप्ताह के भीतर पुन: उत्पन्न हो जाते हैं। विच्छेदन के बाद पहले मोल में पुनर्जीवित पैर्याल पैर नियंत्रण पैरों से छोटे होते हैं लेकिन बाद के मोल (11) के दौरान धीरे-धीरे आकार में ठीक हो जाते हैं। आकस्मिक निरीक्षण पर, पैर खंड आकारिकी और मांसपेशियों और मोटर न्यूरॉन्स (10) की उपस्थिति के संदर्भ में पुनर्जीवित पैर असंक्रमित लोगों के समान दिखाई देते हैं। इसके बावजूद, Parhyale पैर पुनर्जनन और पैर विकास उनकी वैश्विक जीन अभिव्यक्ति गतिशीलता (12) में भिन्न है, यह सुझाव देता है कि भ्रूण में पैर पैदा करने और वयस्क अवस्था में पैरों को पुनर्जीवित करने में शामिल प्रक्रियाएं भिन्न होने की संभावना है। हमने माइक्रोएनाटोमिकल अवलोकनों, एक मैकेनोसेंसरी परख और एकल-नाभिक ट्रांसक्रिपटॉमिक्स का उपयोग यह पता लगाने के लिए किया कि क्या पुनर्जीवित पैर आकारिकी, संवेदी कार्य और सेल-प्रकार की विविधता और आणविक प्रोफाइल के संदर्भ में उनके अहानिकर समकक्षों से भिन्न हैं।

पुनर्जीवित पैरों में निष्ठा का सर्वेक्षण करने के लिए, हमने पहले विभिन्न प्रकार के बाहरी संवेदी अंगों की वसूली पर ध्यान केंद्रित किया, जो पैरों की सतह पर सेटे के रूप में उजागर होते हैं। ये संरचनाएं उच्च-लगभग सेलुलर-सटीकता के साथ पुनर्जनन की सटीकता का आकलन करने के लिए उत्कृष्ट मार्कर प्रदान करती हैं, क्योंकि उनके विस्तृत आकारिकी और स्थानिक पैटर्न व्यक्तियों के बीच जटिल और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं। कीट संवेदी ब्रिसल्स के समान, सेटे कुछ कोशिकाओं से बने होते हैं और उनके प्रकार और कार्य (13, 14) के आधार पर अलग-अलग आकार लेते हैं। उनकी जटिल और स्टीरियोटाइपिक बाहरी आकृति विज्ञान मामूली दोषों का भी आसानी से पता लगाने में सक्षम बनाता है।