Hydractinia symbiolongicarpus,一种生长在寄居蟹壳上的小型管状动物,是再生能力的奇迹。砍掉它的头和嘴,它会长出新的。砍掉它的身体,它也会重新长出。
它是如何做到这一点的?一篇新论文提供了一个大致的轮廓,并得出了一个令人惊讶的结论:细胞衰老过程(称为衰老)通过反向运作起着关键作用。更重要的是,这篇论文说,虽然衰老过程最初是为了促进身体再生而进化而来,但当像我们这样的动物变得更加复杂时,它后来才变得有害。
什么是衰老?
当细胞受到压力或损伤,或者仅仅是老化时,它可能会进入衰老期——一个恶性循环。这个过程会限制细胞的正常功能,并导致它释放出影响周围细胞的化学混合物。炎症、衰老和恶性肿瘤会扩散到周围组织。
这听起来是有害的。但新论文发现,衰老在触发 H. symbiolongicarpus 的再生方面起着关键作用。
为什么管状动物会再生?
过去的研究发现,在大多数情况下,这种小型动物依靠其下部储存的干细胞来再生。因此,这项新研究切下了上部的嘴部并将其放在一边,看看它是否会自行恢复。
当管状动物恢复到原来的大小后,研究人员检查了衰老在产生新干细胞中的作用。
他们发现了一个令人惊讶的相关性。关闭一个关键的衰老基因也关闭了干细胞的产生和组织的再生。衰老细胞不再将其他细胞编程为干细胞。

显示 Hydractinia symbiolongicarpus 解剖结构的图。 (来源:Darryl Leja/美国国家人类基因组研究所)
Darryl Leja/美国国家人类基因组研究所
永生
这种重新生长和利用衰老过程的能力使得这些小动物几乎不受年龄限制。这也引发了对衰老作用的质疑,以及为什么更复杂的物种会如此严重地受到其影响。我们与 H. symbiolongicarpus 分享共同祖先大约是在 6 亿年前,从那时起,我们的衰老过程似乎变得越来越糟。
美国国家人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute)的高级科学家 Andy Baxevanis 在一份声明中说:“通常,在人类中,衰老细胞会保持衰老状态,这些细胞会导致慢性炎症并诱导相邻细胞衰老。”“大多数关于衰老的研究都与慢性炎症、癌症和与年龄相关的疾病有关。”
驾驭不稳定性
再生的关键可能不在于生物体能创造什么,而在于它能摆脱什么。管状动物可以脱落多余的衰老细胞和干细胞,从而更安全地进行变化。
另一方面,哺乳动物依赖于许多复杂的结构,无法承受在细胞结构方面“玩火”。这可能是我们无法长出新的肾脏或肢体的原因。
尽管如此,我们对衰老的新认识可能为我们如何运作提供深刻的见解。
美国国家人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute)研究项目(Intramural Research Program)主任 Charles Rotimi 在一份声明中说:“像这样的研究,探索不寻常生物的生物学,揭示了许多生物过程的普遍性。”“这些发现为深入了解人类生物学提供了巨大的潜力。”
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