Tái sinh (sinh học)

Sao biển hướng dương tái sinh cánh tay

Tắc kè đầu vàng lùn có khả năng tái sinh đuôi

Trong sinh học, tái sinh hay tự tái tạo là quá trình đổi mới, phục hồi và tăng trưởng làm cho bộ gen, tế bào, sinh vật và hệ sinh thái trở nên có sức sống linh hoạt trước những biến động tự nhiên hoặc sự kiện gây xáo trộn hoặc thiệt hại.^[1] Mọi loài đều có khả năng tái sinh, từ vi khuẩn đến người.^[2][3] Tái sinh có thể hoàn thành ^[4] trong đó mô mới giống như mô bị mất, hoặc không đầy đủ ^[5] trong đó sau khi mô hoại tử xuất hiện xơ hóa. Ở cấp độ cơ bản nhất của nó, tái sinh được trung gian bởi các quá trình phân tử của quy định gen.^[6][7] Tuy nhiên, sự tái sinh trong sinh học, chủ yếu đề cập đến các quá trình hình thái đặc trưng cho tính dẻo của kiểu hình của các tính trạng cho phép các sinh vật đa bào sửa chữa và duy trì tính toàn vẹn của trạng thái sinh lý và hình thái của chúng. Trên mức độ di truyền, sự tái sinh được điều chỉnh cơ bản bởi các quá trình tế bào vô tính.^[8] Tái sinh khác với sinh sản. Ví dụ, thủy tức có thể tái sinh nhưng sinh sản bằng phương pháp nảy chồi.

Các loài thủy tức và giun dẹp từ lâu đã từng là sinh vật tiêu biểu cho khả năng tái sinh mang tính thích nghi cao của chúng.^[9] Sau khi bị thương, các tế bào của chúng sẽ được kích hoạt và khôi phục các cơ quan trở lại trạng thái tồn tại từ trước.^[10] Các loài Caudata ("urodeles"; kỳ nhông và sa giông), một bộ của động vật lưỡng cư có đuôi, có thể là nhóm có xương sống có khả năng tái sinh chuyên nghiệp nhất, với khả năng của tái sinh chân tay, đuôi, hàm, mắt và một loạt các cấu trúc bên trong.^[2] Việc tái tạo các cơ quan là một khả năng thích nghi phổ biến và rộng rãi giữa các loài động vật. Trong một bối cảnh liên quan, một số động vật có thể sinh sản vô tính thông qua sự phân mảnh, nảy chồi hoặc phân hạch.^[8] Chẳng hạn, một con mẹ sẽ thu hẹp, tách ra ở giữa và mỗi nửa tạo ra một kết thúc mới để tạo thành hai bản sao của bản gốc.^[11]

Sinh vật da gai (như sao biển), tôm càng, nhiều loài bò sát và lưỡng cư là những ví dụ đáng chú ý về tái tạo mô. Ví dụ, trường hợp tự động vứt bỏ đóng vai trò là chức năng phòng thủ khi con vật tách ra một chi hoặc đuôi để tránh bị bắt. Sau khi chi hoặc đuôi đã được tự động hóa, các tế bào sẽ hoạt động và các mô sẽ được tái tạo.^[12][13][14] Trong một số trường hợp, một chi bị rụng có thể tự tái tạo thành một cá thể mới.^[15] Tái tạo chân tay hạn chế xảy ra ở hầu hết các loài cá và kỳ nhông, và sự tái sinh đuôi diễn ra ở ếch ấu trùng và cóc (nhưng không phải là con trưởng thành). Toàn bộ chi của một con kỳ giông hoặc một triton sẽ phát triển lại sau khi cắt cụt. Trong các loài bò sát, rùa, cá sấu và rắn không thể tái tạo các bộ phận bị mất, nhưng nhiều loại (không phải tất cả) các loài thằn lằn, tắc kè và cự đà có khả năng tái sinh ở mức độ cao. Thông thường, nó liên quan đến việc thả một phần đuôi của chúng và tái tạo nó như là một phần của cơ chế phòng thủ. Trong khi chạy trốn khỏi kẻ săn mồi, nếu kẻ săn mồi bắt được đuôi của chúng, cái đuôi sẽ ngắt kết nối với cơ thể.^[16]

Tham khảo

1. Birbrair A, Zhang T, Wang ZM, Messi ML, Enikolopov GN, Mintz A, Delbono O (tháng 8 năm 2013). “Role of pericytes in skeletal muscle regeneration and fat accumulation”. Stem Cells and Development. 22 (16): 2298–314. doi:10.1089/scd.2012.0647. PMC 3730538. PMID 23517218.
2. ^ Carlson BM (2007). Principles of Regenerative Biology. Elsevier Inc. tr. 400. ISBN 978-0-12-369439-3.
3. Gabor MH, Hotchkiss RD (tháng 3 năm 1979). “Parameters governing bacterial regeneration and genetic recombination after fusion of Bacillus subtilis protoplasts”. Journal of Bacteriology. 137 (3): 1346–53. PMC 218319. PMID 108246. Bản gốc lưu trữ ngày 24 tháng 7 năm 2008. Truy cập ngày 23 tháng 10 năm 2019.
4. Min, Su; Wang, Song W.; Orr, William (2006). “Graphic general pathology: 2.2 complete regeneration”. Pathology. pathol.med.stu.edu.cn. Bản gốc lưu trữ ngày 7 tháng 12 năm 2012. Truy cập ngày 7 tháng 12 năm 2012. (1) Complete regeneration: The new tissue is the same as the tissue that was lost. After the repair process has been completed, the structure and function of the injured tissue are completely normal
5. Min, Su; Wang, Song W.; Orr, William (2006). “Graphic general pathology: 2.3 Incomplete regeneration”. Pathology. pathol.med.stu.edu.cn. Bản gốc lưu trữ ngày 10 tháng 11 năm 2013. Truy cập ngày 7 tháng 12 năm 2012. The new tissue is not the same as the tissue that was lost. After the repair process has been completed, there is a loss in the structure or function of the injured tissue. In this type of repair, it is common that granulation tissue (stromal connective tissue) proliferates to fill the defect created by the necrotic cells. The necrotic cells are then replaced by scar tissue.
6. Himeno Y, Engelman RW, Good RA (tháng 6 năm 1992). “Influence of calorie restriction on oncogene expression and DNA synthesis during liver regeneration”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89 (12): 5497–501. Bibcode:1992PNAS...89.5497H. doi:10.1073/pnas.89.12.5497. PMC 49319. PMID 1608960.
7. Bryant PJ, Fraser SE (tháng 5 năm 1988). “Wound healing, cell communication, and DNA synthesis during imaginal disc regeneration in Drosophila”. Developmental Biology. 127 (1): 197–208. doi:10.1016/0012-1606(88)90201-1. PMID 2452103.
8. ^ Brockes JP, Kumar A (2008). “Comparative aspects of animal regeneration”. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 24: 525–49. doi:10.1146/annurev.cellbio.24.110707.175336. PMID 18598212.
9. Sánchez Alvarado A (tháng 6 năm 2000). “Regeneration in the metazoans: why does it happen?” (PDF). BioEssays. 22 (6): 578–90. doi:10.1002/(SICI)1521-1878(200006)22:6<578::AID-BIES11>3.0.CO;2-#. PMID 10842312. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 11 tháng 11 năm 2013. Truy cập ngày 23 tháng 10 năm 2019.
10. Reddien PW, Sánchez Alvarado A (2004). “Fundamentals of planarian regeneration”. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 20: 725–57. doi:10.1146/annurev.cellbio.20.010403.095114. PMID 15473858.
11. Campbell NA (1996). Biology (ấn bản thứ 4). California: The Benjamin Cummings Publishing Company, Inc. tr. 1206. ISBN 978-0-8053-1940-8.
12. Wilkie IC (tháng 12 năm 2001). “Autotomy as a prelude to regeneration in echinoderms”. Microscopy Research and Technique. 55 (6): 369–96. doi:10.1002/jemt.1185. PMID 11782069.
13. Maiorana VC (1977). “Tail autotomy, functional conflicts and their resolution by a salamander”. Nature. 2265 (5594): 533–535. Bibcode:1977Natur.265..533M. doi:10.1038/265533a0.
14. Maginnis TL (2006). “The costs of autotomy and regeneration in animals: a review and framework for future research”. Behavioral Ecology. 7 (5): 857–872. doi:10.1093/beheco/arl010.
15. Edmondson, C. H. (1935). “Autotomy and regeneration of Hawaiian starfishes” (PDF). Bishop Museum Occasional Papers. 11 (8): 3–20.
16. “UCSB Science Line”. scienceline.ucsb.edu. Truy cập ngày 2 tháng 11 năm 2015.