Regeneracja, w biologii, proces, w którym niektóre organizmy zastępują lub przywracają utracone lub amputowane części ciała.
Organy różnią się znacznie pod względem zdolności do regeneracji części. Niektóre wyrastają nową strukturę na kikutach starej. Przez taką regenerację całe organizmy mogą dramatycznie zastąpić znaczne części siebie, gdy zostały one przecięte na dwie części, lub mogą rosnąć narządy lub przydatki, które zostały utracone. Nie wszystkie żywe istoty regenerują części w ten sposób, jednak. Kikut amputowanej struktury może po prostu zagoić się bez wymiany. To gojenie się ran jest samo w sobie rodzajem regeneracji na poziomie organizacji tkanki: przecięta powierzchnia goi się, złamanie kości dzierga, a komórki zastępują się w miarę potrzeb.
Regeneracja, jako jeden z aspektów ogólnego procesu wzrostu, jest podstawowym atrybutem wszystkich żywych systemów. Bez niego nie może być życia, dla samego utrzymania organizmu zależy od nieustannego obrotu, przez które wszystkie tkanki i narządy stale odnawiają się. W niektórych przypadkach dość znaczne ilości tkanek są zastępowane od czasu do czasu, jak w sukcesywnej produkcji pęcherzyków w jajniku lub molting i wymiana włosów i piór. Częściej obrót wyraża się na poziomie komórkowym. W skórze ssaków komórki naskórka wytwarzane w warstwie podstawnej mogą potrzebować kilku tygodni, aby dotrzeć na powierzchnię zewnętrzną i zostać złuszczone. W wyściółce jelit żywotność pojedynczej komórki nabłonkowej może wynosić tylko kilka dni.
Mobilne, podobne do włosów rzęski i chorągiewki organizmów jednokomórkowych są w stanie zregenerować się w ciągu godziny lub dwóch po amputacji. Nawet w komórkach nerwowych, które nie mogą się dzielić, następuje niekończący się przepływ cytoplazmy z ciała komórkowego do samych włókien nerwowych. Nowe molekuły są nieustannie generowane i degradowane, a czas obrotu mierzony jest w minutach lub godzinach w przypadku niektórych enzymów, albo w kilku tygodniach, jak w przypadku białek mięśniowych. (Najwyraźniej jedyną cząsteczką wyłączoną z tego nieubłaganego obrotu jest kwas dezoksyrybonukleinowy, który ostatecznie rządzi wszystkimi procesami życiowymi.)
Istnieje ścisła korelacja między regeneracją i generacją. Metody, za pomocą których organizmy się rozmnażają, mają wiele wspólnego z procesami regeneracyjnymi. Rozmnażanie wegetatywne, które występuje powszechnie u roślin i sporadycznie u niższych zwierząt, jest procesem, w którym całe nowe organizmy mogą być wytwarzane z części organizmów macierzystych; np. kiedy nowa roślina rozwija się z odciętej części innej rośliny, lub kiedy niektóre robaki rozmnażają się przez podział na dwie części, a każda połowa następnie rośnie to, co pozostało. Częściej, oczywiście, rozmnażanie odbywa się drogą płciową przez połączenie jaja i plemnika. Oto przypadek, w którym cały organizm rozwija się z pojedynczej komórki, zapłodnionego jaja, czyli zygoty. To niezwykłe wydarzenie, które występuje u wszystkich organizmów rozmnażających się płciowo, świadczy o uniwersalności procesów regeneracyjnych. W toku ewolucji nie zmienił się potencjał regeneracyjny, a jedynie poziomy organizacji, na których jest on wyrażany. Jeśli regeneracja jest cechą adaptacyjną, to należałoby oczekiwać, że będzie występować częściej u organizmów, które wydają się mieć największą potrzebę takiej zdolności, albo dlatego, że niebezpieczeństwo zranienia jest duże, albo korzyść, jaką można uzyskać, jest duża. Rzeczywisty rozkład regeneracji wśród istot żywych wydaje się jednak na pierwszy rzut oka dość przypadkowy. Trudno jest zrozumieć, dlaczego niektóre płazińce są w stanie zregenerować głowy i ogony po amputacji na dowolnym poziomie, podczas gdy inne gatunki mogą regenerować się tylko w jednym kierunku lub nie są w stanie zregenerować się w ogóle. Dlaczego pijawki nie potrafią się zregenerować, podczas gdy ich bliscy krewni, dżdżownice, z taką łatwością zastępują utracone części ciała? Niektórym gatunkom owadów regularnie odrastają brakujące odnóża, ale wiele innych jest całkowicie pozbawionych tej zdolności. Praktycznie wszystkie współczesne ryby kostne potrafią zregenerować amputowane płetwy, ale ryby chrzęstnoszkieletowe (w tym rekiny i płaszczki) nie są w stanie tego zrobić. Wśród płazów salamandry regularnie regenerują nogi, które nie są zbyt przydatne do poruszania się w środowisku wodnym, podczas gdy żaby i ropuchy, które są znacznie bardziej zależne od nóg, nie są w stanie ich zastąpić. Jeśli dobór naturalny działa na zasadzie skuteczności, to trudno wytłumaczyć te liczne niekonsekwencje.
Niektóre przypadki są tak wyraźnie adaptacyjne, że wyewoluowały nie tylko mechanizmy regeneracji, ale mechanizmy samoamputacji, jakby w celu wykorzystania zdolności regeneracyjnych. Proces spontanicznej utraty części ciała nazywa się autotomią. Podział pierwotniaka na dwie komórki i rozszczepienie robaka na dwie połówki można uznać za przypadki autotomii. Niektóre kolonialne zwierzęta morskie zwane wodorostami okresowo zrzucają swoje górne części. Wiele owadów i skorupiaków spontanicznie zrzuca odnóża lub pazury, jeśli są one uszczypnięte lub zranione. Jaszczurki słyną z tego, że potrafią wypuszczać swoje ogony. Nawet zrzucanie poroża przez jelenie może być sklasyfikowane jako przykład autotomii. We wszystkich tych przypadkach autotomia następuje w określonym punkcie złamania. Wydaje się, że wszędzie tam, gdzie natura zarządza dobrowolną utratę części, zapewnia zdolność do jej zastąpienia.
Czasami, gdy część danej tkanki lub organu zostaje usunięta, nie podejmuje się próby regeneracji utraconych struktur. Zamiast tego to, co pozostaje, powiększa się. Podobnie jak regeneracja, zjawisko to – znane jako przerost kompensacyjny – może mieć miejsce tylko wtedy, gdy jakaś część oryginalnej struktury pozostanie, by zareagować na utratę. Jeśli na przykład usunięto trzy czwarte ludzkiej wątroby, pozostała część powiększa się do masy odpowiadającej pierwotnemu organowi. Brakujące płaty wątroby nie zostają zastąpione, ale pozostałe powiększają się na tyle, na ile jest to konieczne, aby przywrócić pierwotną funkcję narządu. Inne narządy ssaków wykazują podobne reakcje. Nerki, trzustka, tarczyca, nadnercza, gonady i płuca w różnym stopniu kompensują zmniejszenie masy przez powiększenie pozostałych części.
Nie zawsze jest konieczne, aby regenerująca się tkanka pochodziła z pozostałości pierwotnej tkanki. Dzięki procesowi zwanemu metaplazją jedna tkanka może zostać przekształcona w inną. W przypadku regeneracji soczewki u niektórych płazów, w odpowiedzi na utratę oryginalnej soczewki z oka, nowa soczewka rozwija się z tkanek na brzegu tęczówki na górnym brzegu źrenicy. Te komórki tęczówki, które normalnie zawierają ziarna pigmentu, tracą kolor, szybko się rozmnażają i zbierają się w kulistą masę, która różnicuje się w nową soczewkę.