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  • 1 # 科普大世界

    至今還記得小時候看到壁虎逃跑時自斷尾巴的情景。壁虎在面臨危險的時候,如果覺得自身難以逃脫,它就會將尾巴自動斷掉,然後那條尾巴就在原地一直扭來扭去,有時甚至會彈跳起來,就像一個小動物一樣,這樣一來,給壁虎造成威脅的小動物就會被這條尾巴的動作所吸引,壁虎也就會趁機逃跑了。

    所以,壁虎的自斷尾巴也是它的一種自我保護的技能,平時壁虎的尾巴主要是為了保持其行走時的身體平衡來用的,壁虎的尾巴斷了,是不是就無法保持身體平衡了呢?一段時間中他是無法較好地保持身體平衡的,但是也不用擔心,過段時間他的尾巴就會長出來,基本上會和原先的一模一樣,生物學上將這種現象叫做斷尾再生。

    不但是壁虎,動物界有很多物種都可以這樣,比如很多蜥蜴也有斷尾再生的能力,而螃蟹、龍蝦、蝗蟲、蟋蟀、蟑螂等之類的節肢動物都有斷肢再生的能力,很多軟體動物也有斷掉一部分肢體再生的能力,而一些蚯蚓等環節動物甚至把它們切成幾段,其每一段都可以重新長成單獨的個體。

    然而我們人類卻沒有這樣的能力,其他的哺乳動物也沒有這樣的能力,這是為什麼呢?難道這些動物比人類等哺乳動物還高階嗎?

    其實斷尾再生和斷肢再生乃至身體復生等功能,基本都是低階動物才具有的生理能力,這是因為比較原始的環節動物、軟體動物、節肢動物,兩棲動物和爬行動物等在平時的活動中經常會遇到肢體被破壞的事情,所以它們進化出了極強的再生能力,比如兩棲動物中的蠑螈,它能在兩個多月的時間中重新長出前肢。但是哺乳動物已經不需要這麼做了,哺乳動物有著很強的自我保護能力,而且本身皮毛較厚,一生中很少遇到肢體損傷的事情,因此其肢體和尾巴的再生能力也就退化掉了。

    不過哺乳動物和人類等也並非完全沒有再生能力,因為面板、神經組織、毛細血管、指甲和毛髮等還都是可以再生的,特別是面板,其再生能力相當強大,可以保護哺乳動物和人類的軀體恢復,是很有利於生存的。

    人類雖然沒有斷肢再生能力,但如今依靠科學技術已經擁有了斷肢再植能力,而且擁有了器官移植能力,人類也可以透過基因技術培養一些肢體和器官,將來甚至克隆出整個身軀,這些都可以作為人的軀體和肢體的備份,所以人類雖然不具有斷肢再生能力,但是卻已經透過科技手段擁有了比其更高的能力。

  • 2 # 小宇堂

    這個蠻有趣的。我覺得近期這不大可能,但稍遠點的未來就難說了。畢竟壁虎有它的斷尾再生的特殊生理機制,作為變溫動物的爬行類,其細胞膜的構造以及代謝方式都與作為恆溫動物的我們有很大的不同,而且壁虎也僅僅能夠“斷尾再生”,要是“斷頭”估計也再生不了吧!

    ——然而,如果我們要追求再生能力,為什麼要研究蜥蜴而不是研究上述其他物種呢?

    這僅僅是因為蜥蜴在起源上與我們更近,畢竟它們是在已知的能夠肢體再生的脊椎動物當中與我們人類最接近的物種了。我們的基因組中不存在像海星、蠑螈或斑馬魚那樣的實現肢體再生的遺傳機制。 但是,蜥蜴卻基本上與人類有著類似的基因構成,這就是科學家們更希望從蜥蜴入手的原因。

    看看科學家們的研究細節

    美國亞利桑那州立大學的一項研究表明,使用蜥蜴作為遺傳模型來開發我們身體自身的再生潛力也許是可能的。

    研究者們研究了綠安樂蜥尾部為期25天的再生過程。綠安樂蜥是寵物店中一種常見的小綠蜥蜴,廣泛分佈在美國東南部和加勒比地區,它的尾部很容易脫落然後又重新長回來,和壁虎一樣,這是它們的一種防禦手段。

    研究者們在遺傳和細胞水平上對其尾部再生的過程進行了60天的跟蹤監測,並發現其再生尾部的特定區域的細胞至少打開了326個基因,包括參與胚胎髮育的基因,參與對激素訊號和傷口癒合的反應,這些基因中大約有300個也可能以類似的形式存在於人類的細胞當中。

    研究人員還製作了一幅影象,顯示了不同再生階段的蜥蜴尾部組織的切片:

    上圖:再生尾部的染色橫截面,並且標示了歷時(10天,15天……)

    在最初的10天裡,蜥蜴的尾巴與任何其他傷口形成的新血管相似,並且上皮組織(柔軟結痂下的白色面板)在曝露的創口上逐漸合圍。然後尾部開始再生,從脊髓神經組織(第10-15天)、肌肉和輸送體液的組織開始。到第20天,肌肉組織開始在軟骨管周圍固定。影象的最右側顯示了第25天的尾巴。小寫的“m”表示能夠快速控制運動的強肌纖維,這可以允許蜥蜴抖動它的新尾巴。蜥蜴再生機制並不完美

    但研究人員們也發現了蜥蜴再生機制的一些“瑕疵”,蜥蜴的再生能力並不完美:新的尾巴不會有骨頭,而是由軟骨支撐,而且也可能長成與之前不同的形狀、顏色或不同長度,甚至形成奇怪的圖案。

    上圖:這是一隻黃色的豹紋壁虎,它重生的尾巴似乎不那麼和諧。

    我們需要注意,尾巴對於蜥蜴來說只是一種相對簡單的附肢,其重生之後只需要能夠實現儲存脂肪和抽動即可,這與人類手臂和手的生物力學的複雜性難以比擬——想想人類靈巧雙手所具有的那些小骨頭和精細的肌肉組織,那可不是簡單的軟骨管和一些脂肪、肌肉組織就能夠重塑的。

    總結

    在再生醫學研究中,幹細胞對於再生的意義尤為重要,這是目前對於組織和器官再生研究的主要方向,蜥蜴倒是已經“研發出了”如何重生整個尾巴,儘管可能不那麼完美。但這個尾巴中發生的事情,似乎表現出了幹細胞大規模重新發育,並且再現完整的宏觀再生的過程,這對未來人類突破器官再生有啟發式的參考意義——雖然我們不能直接利用其基因研究結果。

  • 3 # 涅槃行者

    ‍‍‍再生是指生物體的整體或器官受外力作用發生創傷而部分丟失, 在剩餘部分的基礎上又生長出與丟失部分在形態與功能上相同的結構, 這一修復過程稱為再生。

    壁虎的斷尾,是一種“自衛”。當它受到外力牽引或者遇到敵害時,尾部肌肉就強烈地收縮,能使尾部斷落。這種現象,在動物學上叫做“自切”。剛斷落的尾巴由於神經沒有死,不停的動彈,這樣就可以用分身術保護自己逃掉。同時壁虎身體裡有一種激素,這種激素能再生尾巴。當壁虎尾巴斷了的時候,它就會分泌出這種激素使尾巴長出來,當尾巴長好了之後,它就會停止分泌。

    一些海星可以行無性生殖,即透過中心盤的分裂,一個海星可以變成兩個。一般地說海星類都有很強的再生能力,一個腕只要帶有部分中央盤都可以再生成一個整體,特別是帶有篩板時更易於再生。甚至一種指海星,一個被切下的腕,也可以再生出中央盤及其他腕,但再生部分較正常的小。

    當蚯蚓被切成兩段時,它斷面上的肌肉組織立即收縮一部分肌肉,使自己溶解形成新的細胞團,同時白血球聚集在切面上形成栓塞使傷口迅速閉合。位於體腔中隔裡的原生細胞迅速遷移到切面上來,與自己溶解的肌肉細胞一起在切面上形成結節狀的再生芽。與此同時體內的消化道、神經系統、血管等組織的細胞透過大量的有絲分裂迅速地向再生芽裡生長。就這樣,隨著細胞的不斷增生,缺少頭的一段的切面上會長出一個新的頭來。缺少尾巴那一段的切面上會長出一條尾巴來。這樣一條蚯蚓就變成了兩條完整的蚯蚓。

    許多蜥蜴在遭遇敵害或受到嚴重干擾時,常常把尾巴斷掉,斷尾不停跳動吸引敵害的注意,它自己卻逃之夭夭,尾斷開後又可自該處再生出一新的尾巴。

    蠑螈具有相當強的生命力,自愈能力也是相當優異,當受到外傷而斷肢時,不多久便會由傷口長出一肉芽,並逐漸發展修復成原先的狀態。

    科學再生

    許多的植物,低階生物都擁有再生肢體的能力,而人類只有細胞,表皮,毛髮,神經組織等基本的再生能力。其實這是人類的基因遺傳所至,在幾百萬年的進化中,人類會極力的保護好自身安全,除去意外,疾病,戰爭所造成的身體傷害,人類自身的軀體都能使用終生,所以不需要肢體再生的能力。

    英國倫敦大學的亞歷山大·塞法利安教授培養出了多種人體器官,這些都是利用患者自身的細胞培養出來的,不會出現排斥的現象。

    威斯康星大學內森·韋勒姆帶領的研究團隊第一次成功地在實驗室中培育出了“人造聲帶”這些植入的人造聲帶無論振動情況還是發出的聲音都與“原裝品”十分相似。

    再生將為人類造福

    當今社會中,每天都會發生數以萬計的人身傷害,交通事故,乃至戰爭對人體造成的損傷,所以急需醫學科技為人類創造再生的能力,

    英國諾丁漢大學的科學家對渦蟲身體部位的再生能力進行了研究,這些部位包括頭部和大腦,有一天這項研究有可能會使老化或受損的人體器官和組織再 生成為可能。諾丁漢大學生物學院的英國研究委員會成員阿齊茲·亞布巴克博士是這項研究的領導者,該研究顯示,一種被稱作"Smed-prep"的基因顯然 是導致渦蟲的頭部和大腦適當再生的基本要素。

    渦蟲具有在被截斷後,身體部位再生的獨特能力,這些部位包括頭部和大腦。它們含有成熟幹細胞,這些細胞經常分裂,變成身體缺失的所有型別的細 胞。該研究顯示,當渦蟲的身體部位進行再生時,是一套基因在控制這一過程,使它們在正確位置再生出大小、形狀和方位保持原狀的肢體。該研究成果發表在22 日的《公共科學圖書館·遺傳學》雜誌上。

    參與這項研究的研究生丹尼爾·菲利克斯22日說:"從分子層面瞭解組織的改造和再生,對再生醫學的研究至關重要。渦蟲因其強大的再生能力而特別 出名,它們能在頭部被砍掉以後再生一個新的出來。透過Smed-prep的同源異位基因,我們確定了第一種對再生期間獲得上述結果和模式起關鍵作用的基 因。這是一項振奮人心的研究專案,能參加這項研究,並把它作為我的論文課題,我感到非常幸運。

    期待明天

    如今器官培養和器官移植已經比較成熟的運用在臨床之中了,0,全世界有許多科學家正為之研究和實驗,有夢想就會有追求,有追求就會去實現。火星都上去了,那麼人類的器官再生也終將會實現的。

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