動物斷肢再生能力的啟發

彭霄鵬 呂亞奎 尚瑞書

五線石龍子

在廣袤的自然界中，包括人類在內的哺乳動物僅具有極為有限的再生能力，而我們熟知的守宮類動物遇到掠食者時可以自斷尾巴逃跑，斷尾還能繼續跳動來吸引掠食者的注意之后守宮再生出一條新尾巴，然而以蠑螈等為代表的兩棲類動物則能在特定時期完全修復缺損的組織器官。那么同為再生，有什么區別嗎？

事實上，在爬行綱大家族中，守宮并不是唯一可以自斷尾巴的動物，很多石龍子如五線石龍子，甚至鬣蜥也會斷尾；而壁虎的再生尾和原生尾兩者結構大相徑庭，這些再生尾沒有骨骼，只有一些軟組織。

對動物斷肢再生能力進行研究，挖掘再生機制，一直是生物學的熱點問題。為破解器官再生的奧秘，研究者們選取大量模式生物，通過對比機體正常組織與創傷修復再生后組織的特征與功能，研究組織器官的重建機制，以期尋找有效的生物治療方法，促進機體的自我修復與再生。近期美國亞利桑那大學在密西西比短吻鱷的身上，同樣發現了這種神奇的斷尾再生能力。研究人員給幼體密西西比短吻鱷做的斷尾實驗中，小鱷魚都有不錯的表現。當然，長出來的依舊是沒有骨頭的軟組織再生尾，但是這已經超過我們過去對它們的認知。短吻鱷是一種在美國南部分布廣泛的鱷魚，它們吻布較寬，成體體色墨黑，與真鱷類明顯不同在于它們嘴巴閉合時下顎牙齒不外露，而不像真鱷那樣有些牙齒露在嘴外地包天一般。多年來短吻鱷也是美國生物學家們重點研究的本土對象之一。

不過，和守宮、蜥蜴等爬行動物等不同，短吻鱷新長出來的尾巴，和之前的新尾巴并不相同，因為它并沒有強壯的肌肉，僅僅有皮膚和軟骨組織的再生，不具備骨骼肌和骨骼等組織，這讓新尾巴看起來更像是“裝飾品”。不過，可以肯定的一點是，短吻鱷的這種技能，或許是從祖先那里繼承的，專家通過化石研究，大約2.45億年前的古鱷也會斷尾再生，這就意味著密西西比短吻鱷的這種本領，可能是從它們祖先那里繼承下來的。

除了鱷魚之外，是不是所有的爬行動物都可以斷尾再生呢？由于證據不足，目前還沒有辦法一一去證實，但是這次發現短吻鱷的斷尾再生現象，則表明大型爬行動物也有這種古老的能力。

魚類的尾部末梢僅僅表皮和骨骼可以經歷再生。

爬行綱的安樂蜥及守宮尾部則是皮膚、骨骼肌、軟骨組織、脊髓的再生，僅僅骨骼不完全再生。

而實驗室的大白鼠斷肢可以做到皮膚和骨骼肌的部分再生。包括人類在內的哺乳動物僅有極為有限的再生能力：成年及幼年小鼠指(趾)末端的受損離斷可再生，人類亦可再生指尖末梢。

相較于大白鼠為代表的哺乳動物的有限再生能力，一些低等動物則具有完全再生受損器官的能力。兩棲類有尾目動物如美西鈍口螈的組織器官包括四肢、尾、心臟、頜骨、腦及視網膜等受到損傷后，均可完全再生。四肢及尾巴一旦切斷，皮膚、骨骼肌、軟骨組織、骨骼以及脊髓全部可以再生，其再生的組織器官在形態和功能方面與正常器官無異，且該再生能力貫穿于整個生命周期。因此，人們對有尾兩棲類的研究也最為深遠。

近年來,以非洲光滑爪蟾為代表的無尾兩棲類也逐漸進入人們的視野，成為器官再生研究的新模型。不同于有尾兩棲類，爪蟾的再生能力隨著其發育成熟而逐漸喪失。如早期蝌蚪的肢體在離斷后可以完全再生，而晚期蝌蚪的肢體及變態后的成體斷肢不可再生。即便再生后的組織，也是皮膚、軟骨組織和脊髓的再生，骨骼和骨骼肌無法完全再生。這一再生行為特性使爪蟾成為研究器官再生的理想模型。通過誘導激活成體爪蟾器官再生的研究，或許可以為最終實現器官再生的誘導提供理論基礎。

研究者們一直致力于對機體組織器官再生的細胞及分子生物學機理進行研究，隨著細胞生物學及分子生物學研究逐漸深入和發展，人們正一步步揭示器官再生之謎。

守宮

美西鈍口螈

角蛙

光滑爪蟾