Підручник з Біології і екології. 10 клас. Соболь - Нова програма

Природа не лише дивовижніша, аніж ми її уявляємо, — вона дивовижніша, аніж ми можемо собі уявити.

Дж. Холдейн

§ 54. ОСОБЛИВОСТІ РЕГЕНЕРАЦІЇ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ

Основні поняття й ключові терміни: РЕГЕНЕРАЦІЯ. Фізіологічна регенерація. Репаративна регенерація.

Пригадайте! Що таке регенерація?

Поміркуйте!

Губки за своєю здатністю до регенерації перевершують усі відомі багатоклітинні тваринні організми. Проведені досліди показали, що навіть протерті крізь сито окремі клітини губок здатні у воді збиратися в скупчення й утворювати повноцінні особини. Яка властивість живого є основою цієї здатності?

ЗМІСТ

Які механізми регенерації?

РЕГЕНЕРАЦІЯ (від лат. regeneration — відновлення) — це процеси відновлення організмом утрачених або пошкоджених частин, а також відтворення цілісного організму з певної його частини. Термін «регенерація» запропонував у 1712 р. французький учений Р. Реомюр (1683—1757), який вивчав регенерацію кінцівок річкового рака.

Регенерація є загальнобіологічним явищем і відбувається на усіх рівнях організації живих істот в усіх організмів. На молекулярному рівні відбуваються відновлення молекул, синтез регуляторних білків (наприклад, кейлонів, що гальмують мітоз), діяльність генів регенерації тощо (наприклад, у відновленні хвоста у ящірки задіяно 326 генів). На клітинному рівні здійснюється регенерація внутрішньоклітинної та клітинної форми. Для внутрішньоклітинної регенерації характерним є відновлення частин клітини, органел або їхніх компонентів, збільшення кількості клітин або їх розмірів. Клітинна регенерація, тобто відновлення втрачених або пошкоджених клітин, здійснюється завдяки мітозу і амітозу. При цьому найчастіше замінюються клітини тіла (наприклад, за участі проміжних клітин у губок й кишковопорожнинних), клітини пошкодженої тканини чи органа (наприклад, за участі стовбурових клітин) або стимулюється поділ клітин, що збереглися (наприклад, за участі чинників росту).

На тканинному рівні регенерація властива тканинам усіх типів, але найвища здатність до самооновлення притаманна у рослин твірним тканинам, у тварин — епітеліальним і сполучним. У випадку повної регенерації відбувається відновлення тканини, подібної до втраченої (наприклад, регенерація слизової оболонки кишечнику), а у випадку неповної регенерації — на місці пошкодженої тканини утворюється інша (наприклад, у разі пошкодження епідермісу шкіри формується сполучнотканинний рубець).

На рівні органів здатність до регенерації не зникла, а набула форми (внутрішньоклітинної або клітинної), що відповідає їхній спеціалізації. Отже, всі тканини й органи мають здатність до регенерації, різними є лише її форми.

На організмовому рівні регенерація, наприклад, є основою їхнього нестатевого розмноження. Так, у бегоній з листкового живця формується цілісний організм.

Отже, здатність до регенерації є фундаментальною властивістю усіх організмів і відбувається на всіх рівнях їхньої організації та всіх етапах їхнього розвитку — від зародків до найстаріших представників популяції.

Які види та значення регенерації?

Основними видами регенерації є фізіологічна та репаративна.

Фізіологічна регенерація — це процес відновлення функціонуючих структур організму (органел, клітин, тканин, органів). Вона є проявом такої фундаментальної властивості живого, як самооновлення. Завдяки цій регенерації забезпечуються сталість складу внутрішнього середовища та нормальна життєдіяльність. Прикладами фізіологічної регенерації є відновлення епітелію слизових оболонок, рогівки ока, клітин крові, нейронів, кісткового мозку, печінки тощо. У багатьох тканинах існують спеціальні камбіальні клітини, що постійно поповнюють необхідний склад клітин. Наприклад, нервова тканина містить нейробласти, кісткова — остеобласти, хрящова — хондробласти, кістковий мозок — стовбурові клітини. У м'язових тканинах нещодавно відкрито клітини-сателіти, що можуть занурюватися всередину м'язових волокон і перетворюватися на ядра або саркоплазму. Інтенсивність відновлення в ділянках, що містять камбіальні клітини, є дуже великою. Так, циліндричний епітелій тонкого кишечнику відновлюється через кожні 2—3 доби, клітини рогівки ока регенеруються через кожних 7—10 діб, еритроцити — 100—120 діб.

Репаративна регенерація — процес відновлення пошкоджених структур організму (органел, клітин, тканин, органів). Цей вид регенерації розгортається на підґрунті фізіологічної, тобто на основі тих самих механізмів, і відзначається лише більшою інтенсивністю проявів. Через те репаративну регенерацію розглядають як нормальну реакцію організму на ушкодження, що характеризується різким посиленням фізіологічних механізмів відтворення специфічних структур (іл. 122).

Іл. 122. Механізм репаративної регенерації втраченої кінцівки у личинки амбістоми — аксолотля

У біологічному аспекті регенерація є пристосувальним процесом, сформованим у ході еволюції, який притаманний усьому живому і спрямований на відновлення структури та функції тканини. Значення регенерації полягає в матеріальному забезпеченні гомеостазу на різних рівнях структурної організації. Регенерація забезпечує відновлення втрачених або ушкоджених структур організму або цілого організму. Крім того, завдяки регенерації організм відновлює втрачені у процесі життєдіяльності клітини й тканини (наприклад, оновлення клітин крові, шкіри, епітелію травного каналу). У водоростей й зелених рослин регенерація є основою вегетативного розмноження.

Отже, регенерація — процес відновлення функціонуючих й пошкоджених структур, а також здійснення розмножувальної функції.

Які чинники впливають на процеси регенерації в організмі людини?

Вивчення процесів регенерації дало змогу встановити, що регенерація подібна до ембріогенезу. Тільки в разі ембріогенезу органи утворюються вперше, а в разі регенерації — вдруге. Спадкова основа цих процесів однакова. Під час регенерації діють ті самі механізми, внаслідок яких відбувається активація тих генів, що були активні в ембріональному періоді. Регенерацію варто розглядати як повторний розвиток, у якому головну роль відіграють нейрогуморальна регуляція, імунологічні чинники й функціональне навантаження, що стимулює відновлювальний процес.

Процес регенерації у людини залежить від цілої низки ендогенних і екзогенних чинників, якими визначаються інтенсивність розвитку і кінцевий результат процесу. Найбільш вагомими чинниками, що впливають на процес регенерації, є такі.

1. Вік. У підлітковому й юнацькому віці процеси регенерації відбуваються інтенсивніше і більш досконало, ніж у літніх або людей старечого віку.

2. Харчування й обмін. Виснаження, недоїдання, гіпо- або авітамінози (особливо дефіцит вітамінів С і D) істотно затримують й уповільнюють регенераційні процеси.

3. Гормональний фон. Порушення функціонування залоз внутрішньої секреції (особливо наднирників, гіпофіза, статевих залоз) зменшує швидкість процесів регенерації.

4. Стан кровотворення й кровообігу. Наявність анемії є доведеною у практиці ознакою зниження регенераційної здатності організму.

5. Стан центральної нервової системи. Гострі або хронічні стреси послаблюють процеси регенерації.

Можливості застосування регенерації для лікування людини вивчає регенеративна медицина. Найбільш вагомих результатів досягнуто в стоматології, лікування облисіння, очних, нервових, серцево-судинних хвороб.

Отже, вивчення проблем регенерації відкриває перспективи пізнання закономірностей, умов, механізмів процесів відновлення і розроблення методів впливу на них.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з таблицею

Порівняйте види регенерації і сформулюйте висновок про загальні й відмінні особливості.

Таблиця. ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВИДІВ РЕГЕНЕРАЦІЇ

Ознака

Фізіологічна регенерація

Репаративна регенерація

Визначення

Значення

Інтенсивність

Приклади

Біологія + Медицина. Регенерація кісткової тканини

Пошкоджена кісткова тканина може зазнати низки стадій репаративного процесу й відновити свої анатомічну форму, структуру і функціональну придатність. У процесі відновлення кісткової тканини відбуваються складні зміни, що залежать від кровопостачання кістки, віку людини, загального стану організму. Назвіть основні стадії і поясніть, як відбувається зрощення кісток після перелому.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Міфологія. Особливості регенерації у людини

Явище регенерації відоме людям з глибокої давнини і відображено в багатьох міфах або казках. Натяк на відновлення органу є, наприклад, у грецькому міфі про Прометея. Коли він був прикутий до скелі за викрадення вогню, щоденно орел виїдав печінку, і щоденно вона відновлювалася. Підтвердженням тому є й один із подвигів Геракла — поєдинок з лернейською гідрою. А якими є особливості регенерації в організмі людини порівняно з гідрою прісноводною?

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1—6

1. Що таке регенерація? 2. Назвіть дві форми регенерації 3. Що таке фізіологічна регенерація? 4. Наведіть приклади фізіологічної регенерації. 5. Що таке репаративна регенерація? 6. Наведіть приклади репаративної регенерації.

7—9

7. Які механізми регенерації? 8. Які види та значення регенерації? 9. Які чинники регенерації впливають на процеси в організмі людини?

10—12

10. На конкретному прикладі поясніть значення регенерації.