不僅能再生器官,還能再生大腦,這種生物隱藏人類肢體再生的祕密

美西蠑螈也就是我們經常說的六角恐龍,是兩棲類動物,因其獨特的外貌而著名,現在我們經常見到的白色美西蠑螈是與白化虎蠑螈雜交而得到的,下面才是它們最初的模樣。

不僅能再生器官,還能再生大腦,這種生物隱藏人類肢體再生的秘密

它們一生都處於幼蟲階段:完全水生的生活方式、有鰭的尾巴和有褶邊的鰓。儘管科學家可以在實驗室通過注射甲狀腺激素迫使蠑螈發生變形,但這種現象在野外幾乎不存在。


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美西蠑螈是蠑螈中再生能力最強的種類之一,可以說是動物王國身體部位的再生冠軍。相比起真渦蟲的扁形蟲能夠藉助一點點組織長出整個身體,美西蠑螈這種體型不算小的兩棲類動物的再生能力可以說讓人瞠目。

科學家發現蠑螈可以再生四肢、尾巴、脊髓、眼睛,有些物種甚至能夠再生晶狀體和一半的大腦,蠑螈的組織再生過程不會產生疤痕,幾乎完美複製受損前的部位,而且在幾個月內,整個肢體包括皮膚、骨骼、肌肉組織,甚至神經末梢都能夠得到恢復。這也使得它們成為科學家們最喜歡的模型生物之一。


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早在200多年前,人類已經發現了蠑螈強大的再生能力,18世紀意大利牧師Lazzaro Spallanzani的一系列繪畫是已知最早描述火蜥蜴(美西蠑螈屬於火蜥蜴的一種)再生能力的。三張圖片分別描述了火蜥蜴斷掉的尾巴、胚芽的生長以及脊髓的發育。Spallanzani一直在對火蜥蜴、蝌蚪、蛇和蚯蚓進行試驗,他發現它們都能夠再生失去的身體部位。

從此之後,人類就一直想要破解蠑螈的再生之謎,其實我們人類也具備再生能力,人類在胚胎時期再生失去的肢芽器官,但此後這種再生能力會退化。研究顯示很多動物都有再生能力,但絕大多數在進化過程中關閉了這種能力。


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蠑螈是能夠在任何年齡段再生複雜身體部位的唯一脊椎動物。科學家發現它們雖然只有十幾釐米,擁有龐大而複雜的基因組,它們擁有320億個鹼基對,這就使它的基因長度超過人類10倍左右,這對基因分析構成了巨大的障礙,儘管如此,蠑螈和人類似乎擁有類似數量的基因。

後來一個歐洲研究團隊克服了這個障礙並且公佈了實驗室蠑螈的完整基因序列,這也是人類已完成基因測序動物中基因組數目最多的。這讓我們對破解蠑螈的再生之謎又更進一步。

根據澳大利亞科學家進行的一項新研究,,蠑螈的免疫系統或許對其肢體再生長的能力至關重要,而且其免疫系統也可以支持其骨髓、腦組織甚至是心臟進行再生。

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經過對蠑螈免疫系統的仔細研究,一種被稱之為“巨噬細胞”的免疫細胞對蠑螈的再生能力至關重要,如果巨噬細胞被系統性剔除,蠑螈便會失去肢體再生能力,形成疤痕組織。

人體內也有巨噬細胞,巨噬細胞在人體免疫系統中至關重要,內充當著殺手的作用,負責消滅侵犯的病原體。

以前科學家都認為,巨噬細胞對於肢體再生是負面作用的,而這項研究證實並不是這樣,在肢體癒合早期階段如果沒有巨噬細胞,那麼再生就不會發生。


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研究者認為這項研究可以幫助他們開發相應的一些療法來治療心臟或者肝臟疾病等,這些疾病常常會引發組織的纖維化或者結疤。促進無疤痕的癒合方式將會快速改變個體的術後恢復。

如果人類能夠將蠑螈的這種再生能力複製到人類身上,那麼人類還將擁有治癒受損脊髓和大腦損傷這樣“聖盃級”的應用。

除了再生能力之外,除此之外,包括眼睛在內的各種器官都可以在美西蠑螈之間互相移植,且受體不會出現免疫系統排斥現象。1968年,研究人員將一隻美西蠑螈的頭部移植到另一隻美西蠑螈身上,其功能依舊正常。


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科學家發現,美西蠑螈近親交配不會產生任何基因病,因為全世界實驗室中的大多數蠑螈都是19世紀60年代從墨西哥運往巴西的34只蠑螈的後代。在1935年,其中一些歐洲蠑螈返回到北美地區的一個養護中心,現在這個養護中心存活了800到1000只成年蠑螈個體,在這個近親繁殖的種群中仍維持了遺傳多樣性。這個養護中心會將蠑螈胚胎、幼體和成年個體送往全世界的實驗室和教室。

近親繁殖會導致同型合子的增加,發生近親交配時,隱性基因更有可能表達。近交衰退是生物身體健康的下降。這是由於有害隱性基因表達的增加,近親繁殖的後代在自然界中生存的能力大概率較弱,最終就會被淘汰了。


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而美西蠑螈卻並沒有任何的後遺症,這可能和他們複雜的基因組有關。

儘管擁有強大的再生能力,但是因為棲息地的破壞等原因,美西蠑螈還是處於瀕臨滅絕的狀態。因為現階段,野生的美西蠑螈只生活在霍奇米爾科湖的沼澤殘留地和通往墨西哥城南端的運河中,國際自然和自然資源保護聯盟指出,1998年和2008年的調查發現,美西蠑螈的密度已從每平方公里約6000只下降到每平方公里100只。而另一項調查發現,2015年平均每平方公里僅存在約有35只,處於極危狀態。


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