Tökölyi, JácintSebestyén, Flóra Zsuzsa2021-09-062021-09-062021http://hdl.handle.net/2437/321565A regeneráció az élő szervezetek egyik alapvető sajátossága, helyreállító és megújulási folyamatok révén a sejtek, szövetek károsító és sérüléseket okozó tényezők elleni rezisztenciáját teszi lehetővé. Szerepe széleskörű, az egyedfejlődés, mintázat kialakítás, ivartalan szaporodás vagy az öregedés jelenségében is részt vesz. Az életmenet jellegek, így a regenerációs folyamatok is költséges mechanizmusok sorát követelik meg, ezért szükségszerűen alakulnak ki csereviszonyi hálózatok az életmenet komponensek között. A regeneráció számos szervezetnél része az ellentétes életmenet komponensek – mint a szaporodás és az önfenntartás - között kialakuló csereviszony kapcsolatoknak, azonban más önfenntartásért felelős életmenet jellegekkel való kapcsoltsága kevéssé ismert. Kutatásaim alanyai a rendkívüli regenerációs képességgel bíró nyeles hidrák (Hydra oligactis), melyek keretein belül többek között a regeneráció különböző önfenntartásért és különböző szaporodási módokért felelős életmenetjellegekkel közötti összefüggéseket vizsgáltam életkor és táplálékelérhetőség függvényében. Másfelől munkám során a csereviszonyok kialakulásának meghatározó tényezőjének, a belső, limitált forrásért való versengésnek a következményeit is kutattam. A nagy szöveti plaszticitással rendelkező állatok, így a édesvízi hidrák esetében is az őssejtek potenciálisan ilyen limitáló faktorként jelennek meg, ugyanis multi- vagy pluripotens őssejtekből származnak mind a szomatikus, mind az ivarsejtek. Ezen élettani háttérnek köszönhetően, ivaros szaporodás esetén a korlátozott őssejt forrásokért való versengés kihathat az egyedek regenerációs képességeire. Eredményeink alapján alátámasztottuk az őssejtek mediátor szerepét a szomatikus és reproduktív funkciók kialakításában, szaporodási módok tekintetében pedig azt találtuk, hogy az ivaros szaporodás magasabb költséggel jár mint az ivartalan szaporodás, mind az őssejtek, mind a fejregeneráció tekintetében. A visszafordíthatatlannak tűnő ivaros szaporodás iránti elköteleződés mértéke azonban nagyban függhet az egyedek életkorától. Az ivartalan szaporodás a regenerációval és az önfenntartással együtt fiatalabb életkorban priorizált, míg a nagyobb, szomatikus funkciókat érintő költségekkel járó ivaros szaporodás későbbi életszakaszban kerül előtérbe. Az azonos körülmények között tartott egyedek életkor függő eltérő viselkedése más klonális vagy parciálisan klonális modellszervezetnél is fennállhat, ezért a korra való kontrollálás más tudományos területeken is elősegítheti a repetabilitást fokozását. Munkám során a fiziológiás (fenntartó) regenerációra ható tényezőként az elérhető táplálék mennyiségét is vizsgáltuk, több nyeles hidra vonal bevonásával. Noha az ivarszervek számára szignifikáns hatással volt a táplálék mennyisége, a túlélésre nem volt hatással, így további vizsgálatok szükségesek a táplálékelérhetősg szerepének egyértelmű tisztázásához. A különböző hidra vonalak között azonban markáns eltérések mutatkoztak a túlélésének tekintetében, ugyanis meglepő módon az ivaros szaporodás utáni degenerációt követően az állatok nagy része képes volt regenerálódni, míg másik része - a korábbi tanulmányok eredményeinek megfelelően - elpusztult. Ezen markáns különbségek egy széleskörű populáció vizsgálat szükségességét vetítik előre. Összességében elmondható, hogy a regeneráció, mint fontos életmenet jelleg vizsgálata segíthet jobban megérteni az élőlények csereviszonyi hálózatának kapcsolatait, az eltérő öregedési mintázatok okait és ezek fiziológiai hátterét, mely vizsgálati célokra a nyeles hidrák igen alkalmasnak bizonyultak. KevesebbetRegeneration is a fundamental feature of living organisms, and via restoration and rejuvenation processes, enables the resistance of cells and tissues against damages and injuries. It has a widespread role, participating in developmental pattern formation, asexual reproduction and senescence as well. Life history traits, therefore regenerative processes require several costly mechanisms, hence trade-off networks inevitably occur between life history components. Regeneration is involved in trade-offs among contrary life history components in many organisms, such as reproduction and self-maintenance, however, its relation to other traits responsible for self-maintenance is not well known. Studying brown hydras (Hydra oligactis), I investigated the nexus of regeneration and other traits responsible for self-maintenance and reproduction, depending on age and food availability. On the other hand, in my dissertation work I also studied the consequences of competition for internal, limited resources, as a determinant factor for trade-offs. In animals with high tissue plasticity, therefore in freshwater hydras as well, stem cells are potentially such a determinant factor, since both their somatic and reproductive cells originate from multi- or 50 pluripotent stem cells. Due to this physiological background, the competition for limited stem resources in case of sexual reproduction can affect regeneration as well. Our results confirmed the mediatory role of stem cells in shaping somatic and reproductive functions. In terms of reproductive modes, we found that sexual reproduction has higher costs than asexual, both as stem cell resources and regenration consequences. However, the rate of engagement to seemingly irreversible sexual reproduction can be dependent on individual age. Asexual reproduction and regeneration is prioritized in younger animals, while sexual reproduction with higher somatic costs is more important later in life. The age-dependent life history changes in the same environment can be true for other clonal or partially clonal animals as well, hence controlling for age can facilitate increasing repeatability in other scientific fields. We also investigated food availability, as a factor affecting physiological (maintenance) regeneration, including several brown hydra strains. Although the amount of food had a significant effect on the number of sexual organs, it did not affect survival, thus further research is required to clear the role of food availability. At the same time, we found marked differences in survival between hydra strains, because surprisingly, a large proportion of animals was able to regenerate form degeneration following sexual reproduction, while another part of the animals died - as expected based on former studies. These notable differences suggest the necessity of an extensive population study. Overall, my dissertation work suggests that the investigation of regeneration, as an important life history trait can help to understand trade-off networks, differing senescent patterns and their causes, and the physiological background of these. Via our research, we have demonstrated that brown hydras are suitable for all these study purposes.101huCnidariacost of reproductionEco-Evo-Devofenotipikus plaszticitásfood availabilityforrásallokációHydralife historylife history trade-offparciális klonalitáspartial clonalityphenotypic plasticityregenerationregenerációresource allocationsenescencestem cellszaporodás költségetáplálék elérhetőségéletmenetéletmenet csereviszonyöregedésőssejtTermészettudományok