这些生物
也在帮助我们
研究再生科学
见习记者 涂佳煜 综合整理
腔肠动物:水螅
水螅生活在淡水之中,身体形同一根管子,是水母、海葵和珊瑚的近亲。
水螅的长寿能力令人诧异。如果没有其他动物捕食、拥有充足的食物来源,它可以持续不断地替换缺失的身体组织,延续生命。2014年,《自然》的一项研究推测,在实验室环境中,部分水螅甚至可以存活超过1400年。
水螅也是希腊神话中九头蛇的原型,即便断了头也能再生。在水螅口器附近,有一组名为“头部组织者”的细胞群。该细胞群在水螅通过出芽生殖繁育后代时,决定了新个体的细胞分化。当头部被切除,一系列遗传和表观遗传活动可以迅速诱导新的头部组织者细胞群形成,指导其他结构的分化与再生,促进水螅长出一个新的头部。研究者还发现,如果将一条水螅的头移植到另一条水螅身上,也能存活。
扁形动物:涡虫
涡虫的进化地位并不高级,介于水螅(腔肠动物门)和蚯蚓(环节动物门)之间,广泛生活在洁净水质的池塘和溪流中。
涡虫的再生速度很快,能在一周内,重新长出切割掉的肌肉、皮肤、肠道、生殖系统,甚至整个大脑。在适宜的生长条件下,只要未受到损伤,能一直保持健康,不会衰老或死亡。这是因为,涡虫体内有一种类似于人类干细胞的细胞Neoblast。这种细胞占涡虫细胞总数的25%,一旦涡虫受伤,这些细胞可以增殖、分化成为涡虫体内大约40余种类型的细胞,再生出有功能的全新的组织、器官直至一个完整的涡虫。
作为科学研究的模式动物,除了超强的再生能力,涡虫还具有再生周期短、容易大规模饲养繁殖、成体干细胞数量丰富且容易观察统计等优点。
脊椎动物:斑马鱼
斑马鱼是鲤科的一种小型热带鱼类,在花鸟市场中随处可见。斑马鱼与人类共享着约70%的基因,且由于体外受精和能够使大部分受损组织,包括四肢、心肌、大脑、视网膜和脊髓完全再生,被广泛用于揭示脊椎动物胚胎发育和再生的机制。
斑马鱼可以自我修复破损的视网膜。这是因为,它们视网膜中的缪勒氏细胞包含一种特殊的启动基因。哺乳动物视网膜中也有缪勒氏胶质细胞,但不具备分化增殖的能力。美国华盛顿大学医学院的科学家曾利用斑马鱼细胞基因重新编程成年小鼠的视网膜细胞,成功诱导其再生成神经元,为人类视网膜疾病的治愈提供了启发。
对斑马鱼的研究,或还将帮助人类找到心脏再生的开关。去年,澳大利亚科学家解码出斑马鱼心脏损伤修复的关键基因Klf1,成果发表于《科学》杂志。作为一种遗传开关,Klf1可使斑马鱼体内其余未受伤的心肌细胞恢复成一种不成熟状态,并改变其代谢途径,让它们能够继续分裂并形成新的心肌细胞,从而修复心脏。
(见习记者 涂佳煜 综合整理)