
壁虎断尾重生、蚯蚓切成两半还能长成两条蚯蚓,这是因为这些动物都有再生能力。但是,这个能力人类不但没有,而且想要也得不到。
那么,是什么让一些动物有了这种强大的再生能力呢?人类为啥就不行呢?我们先来看看再生能力到底是怎么来的?
如果要给动物界的再生能力排个名,我认为首屈一指的绝对是涡虫。蚯蚓那切成两段长成两条新蚯蚓的能力在它面前也就勉强算个弟弟。
涡虫是扁形动物,一类相对原始、低级的动物,那低级到啥程度呢?遗传学家摩尔根(就是那个搞果蝇的摩尔根)做过一个相当有技术含量的实验。他把一条只有2厘米长的涡虫切成了279块(你就说难不难、技术含量高不高吧),然后就放到实验条件下观察。
结果一个星期后,这279块已经被切的不能再碎的涡虫,每一块都长成了一条完整的涡虫!要是这个能力给我们用,把钱撕成碎片,下面的我不敢想了。这种能力在生物学上叫“全身性再生”,这个能力放到自然界中简直就是个BUG,也就是说涡虫即便是被动物放到嘴里嚼一下,只要有一块渣渣从嘴里漏出去了,它也有可能再次复活。
在拥有再生能力的动物中,我们比较熟悉的就属海星和蚯蚓了。尤其是海星,这货不仅能断肢重生,切成两半也能长成俩。美国东海岸的渔民曾经因为海星破坏牡蛎苗床,气得把大量的海星捞上来切成两半扔回海里。
本以为这么干就高枕无忧了,结果几个星期过去之后,海星的数量竟然暴涨了,后来才知道这些切成两半的海星每一半都长成了一个新的完整的海星。
不过,这两种动物比起蝾螈来还是小物件耽误了,因为不仅能再生四肢、尾巴,还能再生脊髓、眼睛的晶状体,甚至是一半的大脑。没错就是大脑再生。当蝾螈的脑组织受损后,能诱导神经干细胞“返老还童”,重新启动再生程序。要是我们人类也有这本事,那些因为中风或外伤导致脑损伤的患者,完全就可以自愈了。
而我们一开始提到的壁虎断尾。其实是个“阉割版”的再生,因为壁虎新长出来的尾巴只有软骨,没有原来的脊椎骨,结构和功能都不如原来的尾巴。
最后就是斑马鱼这种脊椎动物,它也有再生能力,而且不但能再生鱼鳍、心脏,甚至连脊髓也能再生。
看到这里,你可能已经发现了一个规律:在动物分类学上,越靠近演化树底端的动物,再生能力往往越强。涡虫、海星是低等的无脊椎动物,可以全身再生;蝾螈、斑马鱼是鱼类和两栖类,可以再生复杂的器官;到了爬行动物的壁虎,就只能再生个“缩水”的尾巴。
在往上到了进化序列更高级的鸟类和哺乳动物,再生能力就几乎没有了。
其实,再生说白了就是动物体内藏着的一套自我修复程序,不同于其他动物的是:这套修复程序不是让伤口愈合,而是长出新的完整的器官和组织来,而这套程序能运行靠的就是干细胞和去分化。
在正常情况下,这些干细胞是不工作的,但一旦断肢之后,它们就会变成这个部位生长的原材料,像我们上面说到的再生界最牛的涡虫就是因为全身都布满了干细胞。
而我们上面说到的蝾螈不太一样,当它们断肢之后,伤口那里的普通细胞就会回退成原始细胞,在伤口处集结,形成一个芽基。芽基里面的细胞会重新变成肢体再生所需要的原材料,这个过程就叫去分化。
所以,拥有再生能力的动物,要么是体内有大量的可以当成肢体生长材料的干细胞,要么是靠伤口处的细胞去分化重新长出器官或者组织。
其实绝大多数动物都有一定的再生能力,人类也是一样的, 不过,人类的再生能力既弱又不容易被人察觉。
比如,我们的肝脏。如果因为疾病切除一部分肝脏的话,剩余的组织可以通过细胞增殖,在几周内“再生”到接近原来的体积。
当然,这种再生不是长出原本被切掉的那一块,而是让剩下的部分变大来实现的。还有,儿童的指尖如果在没有伤到甲床的情况下被切断,也是有可能重新长出来的,而且成年人偶尔也可以,只是概率相比较儿童低太多了,效果也差很多。
除此之外,我们的皮肤、黏膜、血液细胞、指甲也都有一定的更新和修复能力。当然,这些能力跟我们上面说的那些动物比,简直是降维打击。
关于人类再生能力弱的不行,目前还没有一个准确的说法,不过,如今有三个主流的科学假说,跟大家分享一下,你们也可以看一下哪个假说更靠谱:
假说一:“鱼与熊掌不可兼得”
这是目前比较主流的一个假说,因为强大的再生能力意味着细胞需要频繁地进行分裂和增殖。而每一次细胞分裂,DNA在复制时都有可能出错,这些错误一旦长期的累积起来,就可能引发癌症。
而面对这个难题,低等动物(比如蝾螈)的解决方案很简单,出现癌变的细胞,直接用再生把那部分替代掉就完事。
但是哺乳动物对癌细胞的压制不是这个原理,而是进化出强大的抑癌基因,比如一种叫“ARF”的基因,它能高效地监控和阻止细胞癌变。但代价是,这个基因也会“矫枉过正”,把正常的再生过程也当成“肿瘤生长”给抑制了。
2015年的一项研究证明,当科学家把人类的ARF基因转入斑马鱼体内后,斑马鱼的尾鳍再生能力就受到了严重抑制。所以,这就是鱼和熊掌不可兼得,你用抑癌基因来组织细胞发生癌变,同时就很难拥有再生能力。
假说二:基因被进化掉了
2019年的一项关于基因的研究发现,四肢再生能力可能取决于一种特定的基因。研究人员发现,像蝾螈、青蛙这类变温动物体内存在一种叫“c-Answer”的基因,它与创伤后的组织再生密切相关。
但是当动物进化成恒温动物(也就是鸟类和哺乳动物)时,这个基因就消失了。研究人员通过基因编辑技术关闭蝌蚪的c-Answer基因后,蝌蚪就再也无法再生四肢了。这就意味着可能在我们从变温动物(总鳍鱼类)进化恒温动物的过程中,再生基因也被进化掉了。成暗示着,我们人类在从变温动物进化到恒温动物的过程中,可能顺手丢掉了一些至关重要的“再生钥匙”。
假说三:生存策略的选择
最后一种假说是说,人类再生能力弱是自然选择的结果,毕竟对于生活在野外的远古人类祖先来说,断掉一条腿,最要紧的是赶紧止血、愈合伤口、防止感染,然后想办法活下去。
而重新长出一条完整的腿,要面临失血过多的风险,而且还需要耗费巨大的能量和时间。在食物匮乏、天敌环伺的环境中,根本不会给早期的人类如此长的时间去再生。因此,自然选择更容易留下那些能快速愈合伤口的个体,而不是那些能慢慢长出新肢体的个体。
写在最后
综上,其实动物或多或少都有一定的再生能力,只是进化序列越高的动物,再生能力被抑制的越好而已,不过,凡事有利有弊,我们再生能力虽然很弱,但是我们的免疫系统、对能量的利用和处理方式以及大脑都不是其他动物能比的,尤其是大脑,我们用它发明了各种药物、假肢等等,这也弥补了再生能力的不足。
除此之外,靠着聪明的大脑,我们还真有可能重启再生能力,这不我在查找资料的时候,发现就在去年的6月份,清华大学的科学家们在小鼠身上找到了一个控制再生的基因-Aldh1a2基因,原本这个基因科学家们以为只是负责调控视黄酸的合成。
没想到科学家们激活这个基因后发现小鼠耳朵上的伤口不再结痂,而是开始再生了。这代表着哺乳动物体内的再生潜能还是存在的,只是被抑制了(比如小鼠就是Aldh1a2基因表达不足),如果未来找到打开人类再生潜能的钥匙,再生将不再是梦。
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