När varelser ställs inför en amputation kan de kategoriseras i tre huvudsakliga beteenden. Låt oss ta en titt på hur olika typer av varelser reparerar sina kroppar och hur de fungerar.


När en ödla riskerar att bli uppäten av ett rovdjur skär den av sin egen svans och använder den avskurna svansen som bete för att fly. Men måste en ödla som förlorar sin svans leva utan den igen? Inte riktigt. En ödlas svans växer tillbaka till sin ursprungliga form efter att ha skurits av. Å andra sidan, tänk på fallet med en hund. Om en valp får ett ben amputerat i en olycka växer det inte ut igen. Samma sak gäller för andra kroppsdelar, t.ex. svansen, som när den amputeras läker i samma form som snittet, men kroppsdelen återfår inte sin ursprungliga form. Som du kan se från dessa två exempel reagerar varelser olika på förlusten av kroppsdelar. Det finns många olika sätt som organismer reagerar på förändringar i sina kroppar. Låt oss ta en titt på några av dem.

För det första reagerar vissa varelser på förlusten av en kroppsdel genom att återskapa den. Låt oss ta en närmare titt på regenereringsprocessen för den tidigare nämnda ödlesvansen. Ödlan skär av sin egen svans när den är i fara. Så snart svansen är avklippt skickar nervceller signaler till hjärnan så att hjärnan kan känna igen att svansen har kapats. När hjärnan märker detta koncentrerar den en signalsubstans som kallas fibroblasttillväxtfaktor (FGF) nära den avskurna svansen. FGF hjälper cellerna i området att återdifferentieras, dvs. att bli celler eller vävnader som gör något annat än vad de gjorde innan svansen klipptes av. Dessa omdifferentierade celler förvandlas sedan till gemma, som har förmågan att differentiera på samma sätt som stamceller, omdifferentiera till svansceller och dela sig för att bilda en ny svans. Sammanfattningsvis påverkas cellerna nära svansen av FGF och omdifferentieras till gemma, och dessa gemma differentieras till svansceller för att bilda en ny svans. Det finns dock gränser för ödlans förmåga att reparera. Den nya svansen består av brosk, inte ben. Även om den har samma form kommer dess sammansättning inte att vara exakt densamma som den gamla svansen. Dessutom kan ödlan bara reparera sin svans, inte sina andra kroppsdelar.

Som amfibier har salamandrar en fördel jämfört med sina reptilmotsvarigheter, ödlor, när det gäller att reparera skadade kroppsdelar. Liksom ödlor utsöndrar salamandrar FGF för att bilda och regenerera brosk, men till skillnad från ödlor kan salamandrar regenerera komponenter i sina svansar, inklusive ben och muskler. Dessutom kan de regenerera sina ben och till och med sina ögon. Hemligheten bakom denna regenerering hos salamandrar ligger i uttrycket av en gen som kallas ERK. ERK-genen är ansvarig för att säga till celler nära skadeplatsen att föröka sig. Hos salamandrar uttrycks denna gen kontinuerligt, vilket gör att de kan regenerera.

Å andra sidan finns det varelser där amputerade kroppsdelar inte växer tillbaka utan förblir amputerade. Denna reaktion observeras främst hos däggdjur. Den ovannämnda ERK-genen finns också hos valpar och människor. Samma fenomen med kroppsregenerering hos salamandrar inträffar dock inte hos valpar eller människor. Anledningen till detta har att göra med genens ihållande uttryck. Hos salamandrar uttrycks genen kontinuerligt tills kroppen är reparerad. Hos människor och andra däggdjur varar detta dock bara i cirka fyra timmar, vilket inte är tillräckligt för att en kroppsdel ska kunna växa ut igen.

Slutligen finns det fall där en kroppsdel som skurits av från en individ förvandlas till en annan individ, vilket resulterar i två individer. Detta är en form av asexuell reproduktion, där en organism förökar sig genom att göra en exakt kopia av sig själv, och kan observeras hos sjöstjärnor och planarier. När det gäller sjöstjärnor sker asexuell reproduktion när de skärs så att ett centralt område som kallas pylorusmagen inkluderas. Hos planarier kan andelen stamceller i kroppen uppgå till 15 till 20 procent. Detta är fyra till fem gånger så mycket som hos människor. Hos båda arterna finns det kroppsdelar som kan differentieras till olika kroppsvävnader. Den höga andelen kroppsdelar som kan differentieras innebär också att nya individer kan skapas bortom regenerering av kroppsdelar.

Varför skiljer sig olika organismer åt i sin förmåga att regenerera förlorade kroppsdelar? Evolutionister tolkar detta ur ett evolutionärt perspektiv. De hävdar att varje art har olika chans att överleva baserat på hur den reagerar på amputation. Därför måste evolutionen ha inriktats på reaktioner som ökar chanserna till överlevnad. Därför antas det att varaktigheten för uttrycket av den ovan nämnda ERK-genen skulle ha varierat beroende på responsen. Med andra ord, när en salamander amputeras är det mer sannolikt att den överlever om kroppen är helt återförenad än om den saknar en del av kroppen, även om det tar lite längre tid. Det är därför salamandrar har utvecklats till att ha en längre uttryckstid för ERK. Hos däggdjur är det mer överlevnadsvärt att leva med en kropp i delar än att spendera energi på att reparera den, så ERK har utvecklats till att uttryckas under kortare tidsperioder. I organismer som befinner sig högre upp på evolutionstrappan, som däggdjur, finns det dessutom kontroller som förhindrar att cellerna hamnar ur balans. Under evolutionens gång, när kroppen blev större och rollerna för varje organ utvecklades, utformades varje cell för att utföra just en mängd olika kroppsfunktioner. Eftersom varje cell eller vävnad måste göra sitt jobb för att summan av dess delar, livet, ska fungera smidigt, har den utvecklats för att hämma signaler om att den är på väg att lämna sin position. Alla celler har samma gener, men uttrycket av en viss gen beror på var den finns och vilken roll den spelar i cellen, till exempel att hämma uttrycket av ERK-genen som nämndes tidigare. Denna reglering av uttrycket är dock mer strikt i mer komplexa organismer, vilket kan förklara skillnaderna i regenerativ förmåga.

Tre typer av reaktioner har observerats hos organismer vid amputation. Organismerna regenererar den saknade delen för att återfå sitt ursprungliga utseende, lever med den saknade delen, eller så blir den saknade delen en annan individ, vilket innebär att individen eller arten bibehålls. När vi rör oss uppåt i evolutionen till högre organismer blir de principer som upprätthåller livet mer sofistikerade och komplexa, och det är denna evolution som driver skillnaderna i dessa reaktioner. Regenerering kräver att cellerna runt den förlorade delen kan ersätta den förlorade delen. I högre organismer är dock systemet så organiserat att det är svårt för redan differentierade celler att vända sig i den andra riktningen. Det är därför sjöstjärnor och planarier, som är relativt låga organismer, kan regenerera fullständigt och föda nya individer när de drabbas av en amputation. Ödlor och salamandrar, som är högre organismer än sjöstjärnor och planarier, kan regenerera kroppsdelar. Däggdjur, som är högre än ödlor och salamandrar, är nästan omöjliga att regenerera.

Principerna och mekanismerna för regenerering i olika organismer är för närvarande under aktiv forskning. Och nyligen har man funnit att däggdjur kan regenerera. Dessa däggdjur har inte utvecklat en ny regenereringsmetod, utan snarare reaktiverat en gen som hade varit undertryckt hos däggdjur. Om vi kan reaktivera denna gen hos människor kanske vi inte behöver förlita oss på proteser för lemmar eller händer. Tack vare regenerativ medicin kan vi se fram emot en tid då människor kommer att kunna använda sina egna kroppar igen.