Proces regeneracije
Porijeklo materijala za regeneraciju
Nakon amputacije, dodatak sposoban za regeneraciju razvija blastemu iz tkiva u stapcu odmah iza razine amputacije (vidi fotografiju). Ta tkiva prolaze drastične promjene. Njihove stanice, jednom specijalizirane za mišić, kosti ili hrskavice, gube karakteristike po kojima se normalno identificiraju (dediferencijacija); tada počinju migrirati prema i nakupljaju se ispod rane epiderme, tvoreći zaobljeni pupoljak (blastema) koji izlazi iz stabljike. Stanice koje se nalaze najbliže vrhu pupoljaka nastavljaju se umnožavati, dok se one smještene najbliže starim tkivima stapnice razlikuju u mišiće ili hrskavice, ovisno o njihovom položaju. Razvoj se nastavlja sve dok se konačne strukture na vrhu regeneriranog dodatka ne diferenciraju, a sve proliferacijske stanice iskoriste u procesu.
ljudska bolest: Popravak i regeneracija
Zamjenom oštećenih ili uništenih stanica zdravim novim stanicama, procesi popravljanja i regeneracije djeluju na vraćanju ljudske ćelije
Čini se da se blastemske stanice razlikuju u iste vrste stanica koje su bile prije, ili u usko povezane vrste. Stanice možda mogu promijeniti svoje uloge pod određenim uvjetima, ali očito to rijetko čine. Ako se blastema udova presadi na leđa iste životinje, može nastaviti svoj razvoj u ud. Slično tome, repni blastema transplantiran drugdje na tijelu postat će rep. Dakle, čini se da ćelije blastema nositi neizbrisiv pečat dodataka iz kojih su proizvedene i u koje su predodređene za razvoj. Međutim, ako se repni blastema presadi na ubod režnja, struktura koja se regenerira bit će sastavni dio dvaju dodataka.
Teorija polariteta i gradijenta
Svako živo biće pokazuje polaritet, čiji je jedan primjer diferencijacija organizma u glavu, prednji dio, rep i zadnji dio. Dijelovi koji se regeneriraju nisu iznimka; pokazuju polaritet tako da uvijek rastu u udaljenom smjeru (udaljen od glavnog dijela tijela). Međutim, među nižim beskralješnjacima razlika između proksimalnog (blizu ili prema tijelu) i distalnog nije uvijek jasno. Na primjer, nije teško preokrenuti polaritet "stabljika" u kolonijalnim hidroidima. Komad stabljike obično raste na glavi ili hidrantu na svom slobodnom ili distalnom kraju; ako se to ipak spoji, tada obnavlja hidrant na kraju koji je prvotno bio proksimalan. Polaritet u ovom sustavu očito je određen gradijentom aktivnosti na takav način da se hidrant obnavlja tamo gdje je metabolička stopa najviša. Jednom kada se hidrant počinje razvijati, inhibira proizvodnju drugih koji su mu proksimalni difuzijom inhibitorne tvari dolje duž stabljike.
Kad se planinarne gliste režu na pola, svaki komad raste na kraju koji nedostaje. Stanice u suštinski identičnim dijelovima tijela na kojima je napravljen rez tvore blasteme, što, u jednom slučaju, stvara glavu, a u drugom postaje rep. Što će svaka blastema obnoviti u potpunosti ovisi o tome nalazi li se na prednjem komadu ili na stražnjem komadu paravoja: stvarna razlika između dva komada može se utvrditi metaboličkim diferencijalom. Ako je poprečni komad flavoreznice prerezan vrlo tanak - preuski da bi se mogao uspostaviti efikasni metabolički gradijent - on može obnavljati dvije glave, po jednu na oba kraja. Ako se metabolička aktivnost na prednjem kraju ravnog glista umjetno smanji izlaganjem određenim lijekovima, tada se u bivšem stražnjem kraju crva može razviti glava.
Obnova priraslica predstavlja drugačiji problem od problema sa cijelim organizmima. Peraja ribe i ud salamandera imaju proksimalni i udaljeni kraj. Međutim, pomoću različitih manipulacija moguće je obnavljati ih u proksimalnom smjeru. Ako je u peraji ribe urezana četvrtasta rupa, regeneracija se odvija onako kako se očekuje od unutarnjeg ruba, ali može se dogoditi i s udaljenog ruba. U potonjem slučaju, regenerativna peraja zapravo je distalna struktura, osim što raste u proksimalnom smjeru.
Udovi vodozemaca reagiraju na sličan način. Moguće je cijepiti ruku newt-a na obližnju stijenku tijela, a nakon što je uspostavljen dovoljan protok krvi, odvojiti ruku između ramena i lakta. Ovo stvara dvije panjeve, kratku koja se sastoji od dijela nadlaktice i dulju koja se sastoji od ostatka ruke koja strši u pogrešnom smjeru sa strane životinje. Obje panjeve regeneriraju istu stvar, naime, sve što obično leži udaljeno od razine amputacije, bez obzira na to koji je put bio okrenut. Obrnuta ruka stoga regenerira zrcalnu sliku sebe.
Očigledno, kada se struktura obnavlja, ona može proizvesti samo dijelove koji su obično udaljeni od razine amputacije. Stanice koje sudjeluju sadrže informacije potrebne za razvoj svega "nizvodno", ali nikad ne mogu postati proksimalnije strukture. Regeneracija, poput embrionalnog razvoja, odvija se u određenom slijedu.
