六角恐龙,白嫩的前臂小腿,扁平的头发,黑色的眼睛,嘴巴,头上绑着6根红发带,像人参娃娃一样可爱。
生活在水中的六角恐龙不是鱼,也不是恐龙。它的学名是墨西哥钝口族(Ambystoma mexicanum),也叫米西钝口族,是蝾螈家的婴儿。两栖动物共分为三大家族,一家是没有腿的蚯蚓,蚯蚓长得像大蚯蚓。家庭是没有腿和尾巴的青蛙族、青蛙和蟾蜍。另一种是长得像蜥蜴的有腿和尾巴的蝾螈。不同的是蜥蜴有鳞片,蝾螈像青蛙一样皮肤光滑,包裹着一层黏液。中国大发,娃娃鱼是个头大的蝾螈。
两栖动物从水生到陆生的转变经历了变态过程。幼儿在水中用鳃呼吸,成年人登陆改变身体,用肺和皮肤呼吸。在变态过程中,我们最熟悉的是蝌蚪变成青蛙。和青蛙族一样,幼卵孵化后有蝌蚪般大的头和长长的尾巴,幼虫与蝌蚪不同,头部两侧各有三个银头带,这是它的外部鳃,水下呼吸器。流体慢慢生长,长了四条腿,褪掉外面的鳃和尾鳍,改变皮肤颜色,然后上岸讨论生活。(威廉莎士比亚、哈姆雷特、生命)除了六角恐龙等一些蝾螈以外,其他成年蝾螈都生活在陆地上,繁殖时在水中产卵。小孩子从水到地重复一次父辈的变态过程,生命轮回前进。
六角恐龙,蝾螈家族中最任性、最有神力的婴儿,一辈子只在水里当小孩子,不变态,不上岸。(威廉莎士比亚,哈姆雷特,他的家人)不仅能永远保持童颜,六角恐龙还有无人能及的再生能力。胳膊、腿、尾巴、四肢脱落完全不是问题,几个月内就能重新生长。受损的脊椎、心脏、大脑也能健康地生长。它的再生神力践踏了所有脊椎动物,甚至带来了人类重生断肢的希望。(莎士比亚)。
不成熟
六角的童年和其他蝾螈没有区别。从卵孵化成大头流体后,六角逐渐长出四肢,改变皮肤颜色。当其他蝾螈摘下外面的鳃登上陆地时,六角仍然保留着它外面的鳃和尾鳍,固执地呆在水里没有出来。(威廉莎士比亚,《哈姆雷特》)六角恐龙的名字来源于保存了一辈子的六个外部鳃。
头部两侧的外部鳃就像绒毛般的辫子,上面覆盖着羽毛般的细丝,这是细丝增加鳃的表面积,提高气体交换能力。每个鳃都包含一个毛细血管网络,血管的血流方向与水流方向相反,水流通过丝绸流动,溶于水的氧气进入血管,体内的二氧化碳被排除在鳃丝之外。
水中的六角,身体结构上停止变态过程,但仍在增长。身体越长,内在器官也就越循序成熟。成熟的六角在水中寻找配偶,下蛋产崽,家人都在水里。
有了小宝宝的六角爸爸,除了身材大大扩大外,外貌像宝宝一样笨可爱。六角一生婴儿的任性生活在生物学上被称为幼态性成熟(neoteny)。
照片右侧的白色浅六角是人工孵化的品种,野生六角通常是棕色的,和图左侧的那位一样笨。[头条-法国is培根-未经许可请勿转载其他平台]
肢体再生
长相幼稚的六角,性格却非常暴躁凶恶,抓住了咬谁。别说是外族的小鱼虾,一看就咬一口。即使本族的兄弟姐妹在一起,如果一句话也不合适,就可以动手,一只手流血,甚至四肢会严重受伤。(威廉莎士比亚,《哈姆雷特》,《家族》)但是胳膊断了,对六角来说根本没什么大不了的。哪里不够,都长大了继续战斗。(这是一座桥。)(莎士比亚。)(一座桥。)
生命是一场搏斗。在饥饿的同胞兄妹眼里,六角的前臂小腿是晚餐,撕下来填满了自己的肚皮。(威廉莎士比亚,《哈姆雷特》,《生活》)再生对六角来说不是超越众生的神力,而是生存的能力。如果没有强大的再生能力,手骨折的六角已经消失在历史灰尘中。
六角的胳膊断了,血不多,表皮细胞及时关闭伤口后,出现了称为胚胎的肿块。两个月后胚胎长成健全的胳膊和手腕
和手掌,分出4根细长的手指头。新胳膊跟原来一模一样,伤口处连一丝疤痕都看不到。胚芽是一团未分化的细胞组织,类似于干细胞。胚芽里未分化的细胞,被激发分化,生长成表皮、骨骼、肌肉,还有神经组织细胞,最后是完整的胳膊。更加厉害的是,新胳膊掉了以后,还能再长新的。以旧换新,一共能换5次。
六角的再生力越小越强大,在孵化后的28天内,六角还能再生晶状体,但过了早期的那段时间,晶状体就不能再生了。家族里其它蝾螈的再生能力都比不上六角,是不是跟它保持幼态性熟的能力有关系?如果六角跟其他蝾螈一样,变态上岸的话,会不会失去再生的能力?为了研究这个问题,生物学家人工诱导六角变态为成体。
成年体六角
上图是六角恐龙的成年照,褪去6根外鳃的成年六角,像条长了4条腿的肉虫子,远远没有幼时好看可爱。
在六角生活的水中加入碘,或是直接给六角注射甲状腺激素,能诱发六角完成变态。美国东北大学团队,人工诱发一批六角变态为成体,对比同一年龄(孵化后9个月)幼体和成体六角的肢体再生过程。
上图是幼体和成体的再生对比。团队从肘部截断10只幼体、28只成体六角的前臂,记录它们肢体再生情况。同龄的幼体比成体再生速度要快,幼体在第22天开始长手指头,而成体在第32天开始长。到66天时,幼体已经长全了完整的新前臂,成体只完成60%的再生。
成年体的六角,再生能力比幼体降低2倍,再生速度也比幼体要慢,而且还会出现手腕和手指畸形。图中的幼体长出的是4根纤细的手指,健全的手掌,而成体长出的是3根分支不全的手指,畸形的手掌。
成体除了再生能力比幼态削弱很多以外,寿命也比幼态缩短很多。越长大越退步的六角,还是永远呆在水里做宝宝最好。既能拥有青春,享受加长生命,又能一直保持再生力量。问题是六角再生的神力来自何处?
解密再生力
再生力,生物界自我修复的本领,每个人身上都有。你的手背上划开一道口子,保持伤口干净,几天就能愈合。骨头折了,打上石膏固定位置,几周后连上了。手术切除大半的胃,还能再长出新的组织。
动物界再生力最厉害的首推无脊椎动物,丝带蠕虫掉了脑袋能长出个新头。海星,切成两半,长出2只海星。而在脊椎动物界,再生能力最强的是六角恐龙,除了肢体以外,它还能再生部分脊椎、大脑、心脏,甚至还有眼睛里的视网膜和晶状体。
再生肢体和简单的组织器官,其他动物也能做到,但是六角为什么连复杂的器官都能再生?它的能力早在150年前就开始被研究。1863年,34条野生六角从墨西哥带到巴黎。之后六角在实验室里人工繁殖了无数代,后代从欧洲运到美国,运到世界各地实验室,现在水族馆、宠物店里看到的六角都是当年34条野生六角的后代。褐色的野生六角蜕变成白色、金色,唯一不变的是断肢再生的能力。历经150年的实验室研究,它再生的秘密只被解开了一小部分。
六角难解之谜,一个主要原因是它的基因组太大了。个头只有30厘米长的六角,基因组里有320亿个碱基对,比人类基因组大10倍。维也纳分子病理研究所联合其他团队,直到2018年才完整破译了六角的全部遗传信息。六角的基因组也是迄今为止被测序的最大基因组。
完成六角基因组测序,意味着可以跟人类的基因组做比对。虽然六角基因组超过人类的10倍,但同为脊椎动物,基因组有很多相似之处,可以互作比对。找到其中不同之处,就能找到人类肢体再生的开关。
当你还在胚胎中时,基因指挥细胞生长,长全5根手指头后,调控基因就关闭了。如果开关不关闭,也许你会长出第6根手指。我们的调控基因在生长完成后永久关闭,而六角的基因开关却不同。当它失去手指后,调控基因会复活,重新打开开关,调度伤口附近的细胞,驱使它们从静止状态进入再生状态。断肢处的胚芽块就像最初胚胎里的细胞一样,开始分化生长。
找到了六角的再生基因是哪些,我们可以参照着复活自己已经关闭的调控基因,以后壮士断腕不再惨烈,断腕还能重生。前景充满希望,但再生基因的实际操作却很困难,到目前为止,东北大学团队只确认了一种名叫neuregulin-1的分子,它对四肢、肺部和心脏的再生至关重要。找全完整的再生基因,才开了头,后面还有一段长路。
六角,保持永远长不大的幼态,不仅能享受加长生命,更重要的是,能一直保持幼态时的肢体再生力量。
在世界各地实验室里呆了150年的六角恐龙,呆萌外貌下,蕴藏着让人类肢体再生的宝藏。
#科学有趣味# #头条辟谣#
参考资料:
1:“The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators”,Sergej Nowoshilow et al., Nature,2018
2:“Experimentally induced metamorphosis in axolotls reduces regenerative rate and fidelity”, by James R. Monaghan et al., Regeneration, 2014
3:“A developmentally regulated switch from stem cells to dedifferentiation for limb muscle regeneration in newts”,by Hibiki Vincent Tanaka et al., Nature Communications, 2016
4:“Analysis of embryonic development in the unsequenced axolotl: Waves of transcriptomic upheaval and stability, Developmental Biology”, by Peng Jiang et al., Developmental Biology, 2016
附:今天更新自然界里的秘密系列文章,这是第25篇:肢体再生。
1.《【六角龙】六角恐龙攻击性地战斗,手臂骨折后再次变长,再次折断的话,总共可以再长5次。》援引自互联网,旨在传递更多网络信息知识,仅代表作者本人观点,与本网站无关,侵删请联系页脚下方联系方式。
2.《【六角龙】六角恐龙攻击性地战斗,手臂骨折后再次变长,再次折断的话,总共可以再长5次。》仅供读者参考,本网站未对该内容进行证实,对其原创性、真实性、完整性、及时性不作任何保证。
3.文章转载时请保留本站内容来源地址,https://www.lu-xu.com/tiyu/2959749.html