為什麼有些動物可以再生身體部位而有些動物無法長期困惑科學家的奧秘,但是三項新的研究使這個問題陷入了困境。
三個不同的研究小組研究了為什麼某些物種扁蟲可以再生整個頭和尾巴被切成碎片後,而其他種類的蠕蟲只會部分再生其身體部位。通過在與再生有關的一系列信號中激活一個基因,研究人員恢復了蠕蟲的增長能力。
主持其中一項研究的分子生物學家Jochen Rink說:“在扁蟲中,您可以從蠕蟲的任何部分切出一塊,並以某種方式神奇地變成了蠕蟲。”問題是:“為什麼可以一些動物再生雖然其他人不能嗎?
亡靈頭
為了找出這個問題的答案,這三個小組研究了幾種密切相關的扁蟲或plan蟲物種。一些物種,例如Schmidtea地中海,具有出色的再生能力。如果您將這些蠕蟲沿其長度剪切,則頭部部分將長出一個新的尾巴,尾部部分會長出一個新的頭。 [圖片庫:非凡的仿生動物這是給出的
相反,諸如樹枝狀牛奶再生能力較小。如果您將這些蠕蟲在其頭部最接近的四分之一內切割,它們將形成兩個完整的蠕蟲,但是如果將它們切得更遠,完整的尾部部分將不會再生頭。
至少可以這樣說,增加一個新的頭部的新頭和大腦和眼睛的過程很複雜。先前的研究表明,切斷身體部位會啟動一系列信號幹細胞,可以發展成任何組織類型的生物膩子。這些信號共同充當分子開關:激活信號會導致創建新的尾巴,而阻止它們則可以發展出新的頭部。
現在,使用尖端的遺傳測序技術,研究人員確定了哪些基因活躍,打開了再生信號,在可能會產生新的Noggins的扁蟲與無法產生新的Noggins中。
研究發現,與頭部再生相關的基因都沒有活躍在只有部分再生的蠕蟲的尾部。 Rink告訴LiveScience:“好像[尾部]作品從未決定啟動頭部再生。”
接下來,研究人員人為地阻止了導致尾部再生的分子信號。結果,以前缺乏再生頭能力的蠕蟲能夠養成新的蠕蟲。
這個想法干擾一個基因伊利諾伊大學Urbana-Champaign大學的開發生物學家,其他一項研究的領導者菲利普·紐馬克(Phillip Newmark)說,可以克服頭部再生的阻塞是一個很大的驚喜。
溜冰場同意。他說:“為了人為地誘導這一過程,您可能會認為您必須同時旋轉一百個旋鈕 - 但您可能只需扭動幾個旋鈕。”
甚至可以製作扁蟲以代替尾巴,每個頭部控制身體的一半。或者,您可以製作一個沒有頭部和兩個尾巴的蠕蟲,這使您想知道為什麼他們根本需要大腦。
再生的力量
這些團隊只能推測為什麼某些扁蟲物種自然可以自然再生,而其他蠕蟲物種則不能。研究人員說,可能會有權衡取捨以完成再生能力。溜冰場推測一些扁蟲將再生用作無性繁殖的方法。他說:“動物附著在表面上,頭部'走開'。”其他扁蟲可能會集中於產生有性繁殖的卵,而犧牲了它們的再生能力。
沒有參與任何研究的神經生物學家亞歷杭德羅·薩恩奇斯·阿爾瓦拉多(AlejandroSánchezAlvarado)說,這些發現對科學家對扁蟲的再生以及現象的進化很重要。密蘇里州堪薩斯城斯托爾斯醫學研究所的神經生物學家桑切斯·阿爾瓦拉多(SánchezAlvarado)說:“問題是,這種調節是否可以解釋[Flatems]以外的動物以外的動物的損失或再生能力的損失。”
其他動物,例如某些類型的sal豆和魚也可以再生四肢。但是,目前尚不清楚他們是否使用相同的“藍圖”進行再生,還是獨立發展自己的能力。
很容易詢問人類是否可以從這些組織再生研究中受益。但是人類與扁蟲有很大的不同,並且沒有能力像蠕蟲一樣部分再生。
紐約大學醫學院皮膚病學教授Mayumi Ito說:“探索我們如何將這些研究得出的原則轉化為哺乳動物再生的原則將很有趣,並最終可能對[人類]的再生醫學發展有益。”
這三個小組的發現今天(7月24日)在《自然》雜誌上在線詳細介紹。
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