剩1/279都能再生的魔幻动物

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  相对来说,越原始的生物,其再生能力也就越强。例如涡虫,就是目前所知的再生能力最强的生物。无论是横切、纵切还是斜切,又或是切掉肌肉、皮肤、肠道生殖系统乃至“大脑”……涡虫的这些若干体段,在一周左右的时间内就能重新长成若干条涡虫。
  說到“再生”这个话题,其实和“永生”一样都非常令人着迷。可能永生还离我们太远,但器官再生就显得没有那么空中楼阁了。往更好的方向设想,像换汽车零件一样缝缝补补,或许还能实现另一种意义的“永生”。此外,那些具有再生能力的生物,也一直在给我们带来希望。
  蚯蚓其实禁不起折腾
  相信每一名生物老师都给学生讲过蚯蚓的再生能力。而每一个相信蚯蚓再生能力强大的人,也基本上都听过这么一则冷笑话:蚯蚓一家这天很无聊,小蚯蚓就把自己切成两段打羽毛球去了,蚯蚓妈妈觉得这方法不错,就把自己切成四段打麻将去了,蚯蚓爸爸想了想,就把自己切成了肉沫。
  蚯蚓妈妈哭着说:“你怎么这么傻?切这么碎会死的!”
  蚯蚓爸爸弱弱地说:“……突然想踢足球。”
  别看这是则冷笑话,这里面说的都是有事实依据的。因为蚯蚓的再生能力,真的没有想象中那么强,禁不起折腾。首先,并非所有蚯蚓都具有强大的再生能力。蚯蚓属于环节动物,由皮肤及肌肉构成一环一环的体壁,每一环为一个体节。世界上大概有2500余种蚯蚓,而不同种类的蚯蚓,其再生能力差异是非常大的。
  例如我们平日最常见的陆正蚓,它们的再生能力极差,可能切成两半来打羽毛球的成功率都不高。可谓同蚓不同命,例如赤子爱胜蚓从头到尾都有很强的再生能力。所以,赤子爱胜蚓也是实验室的常客,经常被科学家切来切去做实验。不过,想要将赤子爱胜蚓切成20几段,顺便组一次足球赛还是不太可能。
  除了蚯蚓种类不同外,切割手法、生存环境、剪切位置以及体节长度等,都会影响到蚯蚓的再生能力。赤子爱胜蚓大约有95至155个体节。曾经就有人将赤子爱胜蚯蚓切成18个体段,分别为有头无尾、无头无尾、无头有尾这三个类型。结果发现,对于不同位置切割的蚯蚓来说,存活率差别很大。其中,有头无尾的体段再生能力是最强的,其次是无头无尾体段,最后才是无头有尾体段。
  除此之外,剪切后蚯蚓的体节数越多,蚯蚓的存活率也越高,呈正相关关系。所以说,上面这则笑话最大的漏洞其实是蚯蚓妈妈和蚯蚓爸爸的身份,毕竟蚯蚓都是雌雄同体的。
  人类可以耐受损失70%的肝脏
  除了蚯蚓,蝾螈、蜥蜴、水蛭、海星以及涡虫等生物,也都有着不同程度的再生能力。动物机体再生的策略并非一成不变,可以分为三种类型。
  第一种是原本不会发生分裂的细胞,在器官组织受损后重新开始分裂和增值来修复损伤。例如火蜥蜴(也叫火蝾螈)的心脏受损后,其机体的细胞就会不断分裂,并能成功修复损伤的器官。事实上,人类在某种程度上也具有这种修复能力。在人体的所有器官中,肝脏的再生能力就是最为强大的。人类的肝脏被切去一部分或受损后,肝细胞会迅速增殖以补充丢失、受损的肝组织。在短时间内,受损的肝脏可恢复到原有体积。所以,对肝移植捐献者来说,不出半年捐出去的那部分肝就能长回来了。
  当然,人类肝脏的这种修复能力也是有限的。如果切除的部分越大,恢复的能力也就会越差。有研究认为,人类可以耐受损失70%的肝脏。除此之外,从成人向儿童和从儿童向成人的肝移植手术可以看出,肝脏还有将自己大小调整到适应机体代谢需求的惊人能力。但生物的每一个部位的细胞类型都是不同的,只靠细胞增殖可无法完成再生。
  第二种器官再生,属于机体内的某类特殊的细胞,在特定的条件下会停止原来的分化过程,并进入一种更加灵活的分化模式。它们可以变成受损伤组织的细胞,来修复当下损伤的器官。这也涉及到去分化与转分化两个概念,主要发生在动物的肢体再生中。我们熟悉的蜥蜴断尾再生、蝾螈的断肢再生以及斑马鱼的断鳍再生等,都拥有类似的再生模式。例如,蝾螈的断肢残端的多核肌纤维细胞的细胞核会增大,然后变成为单核的成肌细胞。这些成肌细胞可以重新进入细胞周期,具有活跃的分化潜能。
  第三种再生策略,也是最让人类心驰神往的,其关键在于拥有分化能力的干细胞。干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,被称为“万用细胞”。当器官与组织受到损伤时,这些干细胞就会涌入这些位置,并迅速完成自我修复再生的过程。而根据干细胞发育潜能也可分为三种类型:全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。但在胚胎的发育,随着分化的越来越复杂,细胞的全能型也在一步步地丢失走向功能化。当人类成体,基本已彻底失去了“残体再生”的这项能力。
  越原始的生物再生能力越强
  类似的,随着物种的进化,越高级的生物再生能力也在一点点地丢失。相对来说,越原始的生物,其再生能力也就越强。例如涡虫,就是目前所知的再生能力最强的生物。它们具有几乎无限的再生能力。无论是横切、纵切还是斜切,又或是切掉肌肉、皮肤、肠道生殖系统乃至“大脑”……涡虫的这些若干体段,在一周左右的时间内就能重新长成若干条涡虫。别说是切出一场足球赛了,就是赛场的观众都能靠切自己来凑齐。
  事实上,科学家研究再生问题的最初,也是从涡虫正式开始的。人类科学家从18世纪起,就已经注意到涡虫的不同凡响了。不过,直到一个世纪后,关于涡虫再生的系统研究才开始。当时,靠研究果蝇闻名的遗传学家摩根就对涡虫情有独钟。他找到了涡虫再生所需的最小组织块。一条涡虫,本身体积就很小。当他将涡虫切割到原本虫体1/279的时候,这1/279的组织块竟然还能再生出一条新的涡虫来。涡虫之所以如此强悍,是源于它们体内一种称为“Neoblasts”的成体多能干细胞群。而Neoblasts也是成体涡虫体内唯一具有增殖和分化潜能的干细胞。这种细胞在涡虫体内可以发生迁移、增殖和分化,对虫体组织器官损伤的修复或替代具有重要作用。它弥漫性地分布在涡虫的整个身体中,占涡虫细胞数量的25%至30%。理论上,只要存在一个这样的细胞,涡虫就能无限重生。
  涡虫本身就是一类非常独特的生物。尽管结构简单,但涡虫与人类细胞、组织和器官是同源的。到现在,涡虫仍是研究再生问题最重要的生物之一。而它本身还可以通过横分裂的方式进行无性繁殖。所以说,在生存环境不错的情况下,喜欢切涡虫做实验的科学家反而是在帮助它们开枝散叶。
  研究涡虫再生问题的终极目标,正是实现人类的器官再生。科学家一直梦想将受损或因疾病而引起功能性障碍的器官再生出来。而不是像现在这样依赖移植,还需要面对排异以及器官供体的问题。当然,人类的器官可再生还遥遥无期,但这并不妨碍我们设想未来。说不定这扇重生大门正藏在某种生物身上,等待着我们打开。
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