人类如何才能实现肢体重生?

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飞碟探索
2022年07月28日 13:41

人类如何才能实现肢体重生基因或能控制再生进程

悠悠

如果你切断蝾螈的腿部,它们会重新长出来,人类却不具备这样的能力。其原因并不简单,而且在一定程度上充满神秘色彩。美国加利福尼亚大学埃尔文分校发育和细胞生物学教授大卫·加德纳说:“实际上人类也有再生能力,例如表皮组织。此外,人体也可以再生部分肠道黏膜。但是,人类无法再生更复杂的身体组织。”

加德纳花费数十年时间研究蝾螈的再生能力,寻找这种超级能力的潜在机制。他说:“人类的再生能力很可能在未来才能实现,却并不遥远。不久的将来,肢体再生将成为医学工具箱的一部分。”

加德纳之所以这样说,是因为从理论上讲,人类肢体再生是可能实现的。例如皮肤,如果皮肤切口并不深,将不会留下疤痕,因为人体的自愈能力可重生皮肤细胞。同时,如果指甲之下的细胞仍保存完整,人类很可能再生手指前端部分;如果重新生长出这些组织,骨骼将很好地结合在一起,这就像是螺丝和螺母的关系。人类肝脏也可以生长,能够再生和重建受损组织。

生长一个完整的肢体

肢体再生(类似蝾螈的再生能力)不仅仅是取代组织部分,更需要骨骼、肌肉、血管和神经组织。成体干细胞是一种未分化细胞,它对再生肌肉组织具有特殊作用,但对人类来说它们并没有被激活。加德纳指出,你可以再生血管,甚至神经组织,但是无法再生整条手臂。

加拿大蒙特利尔大学脊椎动物组织再生实验室主管史蒂法纳·罗伊强调称,人类的皮肤、肝脏和骨骼不会以蝾螈相同的方式实现再生。人类仅能再生皮肤浅层组织(事实上这个连续过程被称为体内平衡),卧室内多数灰尘都是人体的死亡皮肤细胞。

肝脏再生完全不同于蝾螈的肢体再生。肝脏再生是一种补偿性增生,这意味着它再生的体积只是弥补损失的部分组织,如果整个肝脏被切除,将是无法再生的。而且损失的肝脏部分也是无法再生的,因此不能重复切除肝脏部分。相比之下,蝾螈的肢体可以多次重复被切除,每次切除都能重新生长出新的肢体。

人类拥有再生能力

加德纳指出,人类的胎儿在子宫内可以形成完整的器官系统,而这些系统是仅用一些基因信息、9个月时间发育形成的。因此,人类具有重生某些器官组织的部分能力。同时,从进化角度上讲,人类需要自愈功能。

除此之外,蝾螈和人类的潜在基因机制并非完全不同。3.6亿年前泥盆纪时期,蝾螈和人类的共同祖先出现了进化分支。加德纳说:“对于肢体再生并没有特殊基因,这里存在许多进化过程,但是人类至少未完成一个进化步骤。”

为了再生肢体,细胞需要知道再生肢体在哪里,位于手指尖,还是肘关节?它们需要在正确的序列下重建正确的结构。加德纳表示,蝾螈具有某些基因,而这些基因在人体中却处于“关闭”状态。或许这些基因能够再生,或者至少帮助控制再生进程。在人类进化历程中,一些基因不像蝾螈基因能够表达再生能力,没有人知道这些隐性基因是什么。

2013年,澳大利亚科学家詹姆斯·戈德温发现巨噬细胞能够阻止蝾螈身体疤痕组织逐渐积聚,很可能揭开了肢体再生的部分谜团。巨噬细胞存在于包括人类的许多动物体内,是免疫系统的一部分。它们的功能是停止传染和导致炎症,是身体部分需要修复的一种信号。如果蝾螈体内缺少巨噬细胞,将无法再生它们的肢体,而仅是形成疤痕。

加德纳表示,戈德温的研究将帮助我们更进一步地理解肢体再生现象。通常情况下,蝾螈根本不会形成疤痕组织,而人类在肌肉撕裂或者形成一道很深的伤口时将伤害结缔组织,促使疤痕组织的形成。这些疤痕组织不会提供原始组织的相同功能性。

他说:“如果我们能使蝾螈身体形成疤痕,那将是非常了不起的事情,因为这将揭晓人类无法再生肢体或者器官的机制。巨噬细胞可能与此有部分关联,但并不是全部因素。”

幼态延续和肢体再生

“幼态延续”的能力可能以另一种方式洞察肢体再生的神秘之處。墨西哥蝾螈具有幼态延续特征,意味着它们进入成年期时仍保持着幼年期的特点。这就是为什么墨西哥蝾螈成熟之后仍保留着鳃部,而其他蝾螈却没有。

人类也具有幼态延续特征,这就是为什么成年人有时内心自我认知是个“小孩”,而其他灵长目动物却没有这一现象。同时,人类比其他灵长目动物成熟期更长,这也与幼态延续相关。加德纳强调称,幼态延续很可能和再生能力之间具有一些关联性,因为年轻人群比老年人群更容易自愈。

此外,美国哈佛医学院的研究人员发现了“Lin28a”基因,它在未成年动物(包括人类)体内激活,伴随着动物进入成年期时其活跃性停止。这种基因能够确保老鼠组织再生,或者至少重新生长出趾尖和耳朵。一旦这些动物的年龄超过5个星期,它们将不会再生那些组织,甚至Lin28a基因的功能再次被激活也不行。Lin28a基因是老鼠新陈代谢控制系统的一部分,当它受到刺激时,将使动物获得更多能量,仿佛它们更加年轻。

但是幼态延续和肢体再生之间的必然关联性尚不能确定,因为所有蝾螈物种都可以肢体再生,但仅有墨西哥蝾螈具有幼态延续特征。蝾螈物种能够复原干细胞,并开始肢体再生(这种类型的细胞与伤口发生反应,同时关联肢体是否重新生长)。加德纳刺激伤口处生长的神经细胞,能够使蝾螈长出额外的肢体。

罗伊说:“这可能与强烈的免疫反应有关,或者与一些特殊生长因素及其结合因素有关。目前动物肢体再生能力仍是一个未解谜团,至少目前科学家仍无法完全解释。”

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蝾螈 他说 肢体
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