悠悠
如果你切斷蠑螈的腿部,它們會(huì)重新長(zhǎng)出來(lái),人類卻不具備這樣的能力。其原因并不簡(jiǎn)單,而且在一定程度上充滿神秘色彩。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)埃爾文分校發(fā)育和細(xì)胞生物學(xué)教授大衛(wèi)·加德納說(shuō):“實(shí)際上人類也有再生能力,例如表皮組織。此外,人體也可以再生部分腸道黏膜。但是,人類無(wú)法再生更復(fù)雜的身體組織?!?/p>
加德納花費(fèi)數(shù)十年時(shí)間研究蠑螈的再生能力,尋找這種超級(jí)能力的潛在機(jī)制。他說(shuō):“人類的再生能力很可能在未來(lái)才能實(shí)現(xiàn),卻并不遙遠(yuǎn)。不久的將來(lái),肢體再生將成為醫(yī)學(xué)工具箱的一部分。”
加德納之所以這樣說(shuō),是因?yàn)閺睦碚撋现v,人類肢體再生是可能實(shí)現(xiàn)的。例如皮膚,如果皮膚切口并不深,將不會(huì)留下疤痕,因?yàn)槿梭w的自愈能力可重生皮膚細(xì)胞。同時(shí),如果指甲之下的細(xì)胞仍保存完整,人類很可能再生手指前端部分;如果重新生長(zhǎng)出這些組織,骨骼將很好地結(jié)合在一起,這就像是螺絲和螺母的關(guān)系。人類肝臟也可以生長(zhǎng),能夠再生和重建受損組織。
生長(zhǎng)一個(gè)完整的肢體
肢體再生(類似蠑螈的再生能力)不僅僅是取代組織部分,更需要骨骼、肌肉、血管和神經(jīng)組織。成體干細(xì)胞是一種未分化細(xì)胞,它對(duì)再生肌肉組織具有特殊作用,但對(duì)人類來(lái)說(shuō)它們并沒有被激活。加德納指出,你可以再生血管,甚至神經(jīng)組織,但是無(wú)法再生整條手臂。
加拿大蒙特利爾大學(xué)脊椎動(dòng)物組織再生實(shí)驗(yàn)室主管史蒂法納·羅伊強(qiáng)調(diào)稱,人類的皮膚、肝臟和骨骼不會(huì)以蠑螈相同的方式實(shí)現(xiàn)再生。人類僅能再生皮膚淺層組織(事實(shí)上這個(gè)連續(xù)過(guò)程被稱為體內(nèi)平衡),臥室內(nèi)多數(shù)灰塵都是人體的死亡皮膚細(xì)胞。
肝臟再生完全不同于蠑螈的肢體再生。肝臟再生是一種補(bǔ)償性增生,這意味著它再生的體積只是彌補(bǔ)損失的部分組織,如果整個(gè)肝臟被切除,將是無(wú)法再生的。而且損失的肝臟部分也是無(wú)法再生的,因此不能重復(fù)切除肝臟部分。相比之下,蠑螈的肢體可以多次重復(fù)被切除,每次切除都能重新生長(zhǎng)出新的肢體。
人類擁有再生能力
加德納指出,人類的胎兒在子宮內(nèi)可以形成完整的器官系統(tǒng),而這些系統(tǒng)是僅用一些基因信息、9個(gè)月時(shí)間發(fā)育形成的。因此,人類具有重生某些器官組織的部分能力。同時(shí),從進(jìn)化角度上講,人類需要自愈功能。
除此之外,蠑螈和人類的潛在基因機(jī)制并非完全不同。3.6億年前泥盆紀(jì)時(shí)期,蠑螈和人類的共同祖先出現(xiàn)了進(jìn)化分支。加德納說(shuō):“對(duì)于肢體再生并沒有特殊基因,這里存在許多進(jìn)化過(guò)程,但是人類至少未完成一個(gè)進(jìn)化步驟。”
為了再生肢體,細(xì)胞需要知道再生肢體在哪里,位于手指尖,還是肘關(guān)節(jié)?它們需要在正確的序列下重建正確的結(jié)構(gòu)。加德納表示,蠑螈具有某些基因,而這些基因在人體中卻處于“關(guān)閉”狀態(tài)?;蛟S這些基因能夠再生,或者至少幫助控制再生進(jìn)程。在人類進(jìn)化歷程中,一些基因不像蠑螈基因能夠表達(dá)再生能力,沒有人知道這些隱性基因是什么。
2013年,澳大利亞科學(xué)家詹姆斯·戈德溫發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞能夠阻止蠑螈身體疤痕組織逐漸積聚,很可能揭開了肢體再生的部分謎團(tuán)。巨噬細(xì)胞存在于包括人類的許多動(dòng)物體內(nèi),是免疫系統(tǒng)的一部分。它們的功能是停止傳染和導(dǎo)致炎癥,是身體部分需要修復(fù)的一種信號(hào)。如果蠑螈體內(nèi)缺少巨噬細(xì)胞,將無(wú)法再生它們的肢體,而僅是形成疤痕。
加德納表示,戈德溫的研究將幫助我們更進(jìn)一步地理解肢體再生現(xiàn)象。通常情況下,蠑螈根本不會(huì)形成疤痕組織,而人類在肌肉撕裂或者形成一道很深的傷口時(shí)將傷害結(jié)締組織,促使疤痕組織的形成。這些疤痕組織不會(huì)提供原始組織的相同功能性。
他說(shuō):“如果我們能使蠑螈身體形成疤痕,那將是非常了不起的事情,因?yàn)檫@將揭曉人類無(wú)法再生肢體或者器官的機(jī)制。巨噬細(xì)胞可能與此有部分關(guān)聯(lián),但并不是全部因素。”
幼態(tài)延續(xù)和肢體再生
“幼態(tài)延續(xù)”的能力可能以另一種方式洞察肢體再生的神秘之處。墨西哥蠑螈具有幼態(tài)延續(xù)特征,意味著它們進(jìn)入成年期時(shí)仍保持著幼年期的特點(diǎn)。這就是為什么墨西哥蠑螈成熟之后仍保留著鰓部,而其他蠑螈卻沒有。
人類也具有幼態(tài)延續(xù)特征,這就是為什么成年人有時(shí)內(nèi)心自我認(rèn)知是個(gè)“小孩”,而其他靈長(zhǎng)目動(dòng)物卻沒有這一現(xiàn)象。同時(shí),人類比其他靈長(zhǎng)目動(dòng)物成熟期更長(zhǎng),這也與幼態(tài)延續(xù)相關(guān)。加德納強(qiáng)調(diào)稱,幼態(tài)延續(xù)很可能和再生能力之間具有一些關(guān)聯(lián)性,因?yàn)槟贻p人群比老年人群更容易自愈。
此外,美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了“Lin28a”基因,它在未成年動(dòng)物(包括人類)體內(nèi)激活,伴隨著動(dòng)物進(jìn)入成年期時(shí)其活躍性停止。這種基因能夠確保老鼠組織再生,或者至少重新生長(zhǎng)出趾尖和耳朵。一旦這些動(dòng)物的年齡超過(guò)5個(gè)星期,它們將不會(huì)再生那些組織,甚至Lin28a基因的功能再次被激活也不行。Lin28a基因是老鼠新陳代謝控制系統(tǒng)的一部分,當(dāng)它受到刺激時(shí),將使動(dòng)物獲得更多能量,仿佛它們更加年輕。
但是幼態(tài)延續(xù)和肢體再生之間的必然關(guān)聯(lián)性尚不能確定,因?yàn)樗邢旙⑽锓N都可以肢體再生,但僅有墨西哥蠑螈具有幼態(tài)延續(xù)特征。蠑螈物種能夠復(fù)原干細(xì)胞,并開始肢體再生(這種類型的細(xì)胞與傷口發(fā)生反應(yīng),同時(shí)關(guān)聯(lián)肢體是否重新生長(zhǎng))。加德納刺激傷口處生長(zhǎng)的神經(jīng)細(xì)胞,能夠使蠑螈長(zhǎng)出額外的肢體。
羅伊說(shuō):“這可能與強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)有關(guān),或者與一些特殊生長(zhǎng)因素及其結(jié)合因素有關(guān)。目前動(dòng)物肢體再生能力仍是一個(gè)未解謎團(tuán),至少目前科學(xué)家仍無(wú)法完全解釋?!?