蝾螈在肢体被截肢后如何再生,这个问题自亚里士多德时代以来就一直存在。现在,科学家们离解开这个谜团又近了一步。
与研究人员先前的看法相反,当蝾螈的肢体被移除时,截肢部位附近的细胞会逆转回成人干细胞,但不会变成多能性干细胞,即能够发育成身体任何部分的细胞。
这解释了为什么失去尾巴的蝾螈不会长出新的腿来代替。在这项发表在《自然》杂志上的研究中,科学家们解释说,当蝾螈的肢体被截肢时,截肢部位的肌肉、骨骼和皮肤细胞会变成一团被称为芽基的成人干细胞。在此实验之前,研究人员曾假设这些未分化的芽基细胞——它们看起来都一样——是多能性的,因此能够形成多种不同的细胞类型。但尚不清楚成体组织中的原始细胞是如何被重新编程的,或者芽基细胞是如何继续形成正确的组织类型的 [自然新闻]。
为了确定细胞如何产生再生肢体,科学家们首先将一段 DNA 插入到一种叫做墨西哥蝾螈的蝾螈基因组中,这使得它能够产生一种发光的绿色蛋白质。然后,他们从这些发光蝾螈的卵中取出了最终会发育成腿的细胞。
接下来,他们移除了正常蝾螈胚胎的未来腿部细胞,并用能够产生发光腿的细胞取而代之——当这些曾经正常的蝾螈发育时,它们的肢体是荧光的。最后,研究人员截肢了蝾螈的腿,然后它们又重新长了出来。
新长出的腿中的细胞也含有荧光蛋白,在显微镜下会发光,因此科学家们可以逐个细胞地观察芽基的形成和腿的再生。与预期相反,后来加入芽基的皮肤细胞分裂成了皮肤细胞。肌肉变成了肌肉。软骨变成了软骨。只有皮肤下方的细胞可以分化成多种细胞类型 [Wired.com]。
科学家们一直在研究蝾螈,希望能开发出再生人类肢体的方法,这项研究可能会改变这类研究的方向。这些结果“确实改变了”再生研究的“焦点”,(再生生物学家 Andras Simon)说。与其试图生成多能性或全能性细胞,“不如尝试理解这些细胞如何获得适当的信号来构建新的肢体,并组织不同的组织类型” [The Scientist]。
尽管如此,尽管这项研究为我们了解一种生物体内的再生机制提供了宝贵信息,但仍需要进一步的研究。例如,在尝试对人类进行任何新技术之前,科学家们必须首先学会控制芽基细胞的发育。
图片:flickr / ninjaspew
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