人体全能干细胞
人体内的全能干细胞同样具有无限多向分化的功能,能在进行自主更新的过程中分化出形成人体器官和组织的指定细胞,那么我们人类的再生能力和涡虫相比为何会有如此大的差距呢?
原因就在于人体全能干细胞的特殊性,它虽然具有无限分化各类细胞的能力,但是发育潜能受到了限制,无法发育成个体。与涡虫体内的干细胞不同,涡虫体内的干细胞在占据了身体细胞很大比例的同时不会随着涡虫发育而丢失。
人类的全能干细胞只存在于受精卵到卵裂期这一阶段,也就是胚胎发育的初期,这也是为什么将人体全体干细胞称作“胚胎干细胞”。
胚胎干细胞
值得注意的是,对于基因遗传靠精卵结合、胚胎发育的哺乳动物来说,全能干细胞会在成体过程中不断减少直到完全消失。也就是说,在我们胚胎发育成型之后,全能干细胞在人体中就不存在了。
而完成这样的再生过程还有一个关键性的步骤需要注意,那就是如何涡虫是如何感知到缺损组织的具体位置的。
人类离重生还差什么同样的问题也发生在蝾螈身上,在尾巴、腿部等肢体断裂后,为何能迅速在原来的位置上再生出新的组织呢?
断尾再生
生物的再生大致可以分为生命体的总体再生和组织、器官的生命体部分再生,而壁虎、涡虫这些生物都可以算作是部分再生,就是通过干细胞的不断分化来修复或者重建组织和器官。
2020年6月27日,麻省理工学院生物学教授彼得·雷迪安在《Science》期刊上发表了一篇名为《肌细胞是如何帮助涡虫实现眼睛再生》的论文。在论文中,雷迪安教授表示他和怀特黑德医学生物研究所的同事们一起发现了涡虫体内一种新的细胞——肌路标细胞。
在涡虫眼睛遭到组织损伤后,这种名为“路标细胞”的肌细胞会帮助涡虫重建感光神经元系统,引导干细胞在指定部位开始分化,以达到修复眼睛的目的。
肌路标细胞帮助涡虫眼睛重生
2020年8月,同样来自怀特黑德医学生物研究所的科学家卢茜拉·西莫内在实验中再次捕捉到了这种“引导细胞”,它们在很明显地引领着几种不同的细胞在向丧失功能的组织靠近,最重要的是,这些细胞一般不会接近对方,而现在却出现在了同样的位置。
卢茜拉·西莫内在研究报告中这样说道:
“我被这些细胞吸引住了,这些不常在一起的细胞在肌细胞的引导下聚在一起,并分为两路向等待再生的组织靠近。这是很让人意外的,因为肌肉细胞在绝大多数动物中都不会发挥这样的作用。”