再生力,生物界自我修复的本领,每个人身上都有。你的手背上划开一道口子,保持伤口干净,几天就能愈合。骨头折了,打上石膏固定位置,几周后连上了。手术切除大半的胃,还能再长出新的组织。
动物界再生力最厉害的首推无脊椎动物,丝带蠕虫掉了脑袋能长出个新头。海星,切成两半,长出2只海星。而在脊椎动物界,再生能力最强的是六角恐龙,除了肢体以外,它还能再生部分脊椎、大脑、心脏,甚至还有眼睛里的视网膜和晶状体。
再生肢体和简单的组织器官,其他动物也能做到,但是六角为什么连复杂的器官都能再生?它的能力早在150年前就开始被研究。1863年,34条野生六角从墨西哥带到巴黎。之后六角在实验室里人工繁殖了无数代,后代从欧洲运到美国,运到世界各地实验室,现在水族馆、宠物店里看到的六角都是当年34条野生六角的后代。褐色的野生六角蜕变成白色、金色,唯一不变的是断肢再生的能力。历经150年的实验室研究,它再生的秘密只被解开了一小部分。
六角难解之谜,一个主要原因是它的基因组太大了。个头只有30厘米长的六角,基因组里有320亿个碱基对,比人类基因组大10倍。维也纳分子病理研究所联合其他团队,直到2018年才完整破译了六角的全部遗传信息。六角的基因组也是迄今为止被测序的最大基因组。
完成六角基因组测序,意味着可以跟人类的基因组做比对。虽然六角基因组超过人类的10倍,但同为脊椎动物,基因组有很多相似之处,可以互作比对。找到其中不同之处,就能找到人类肢体再生的开关。
当你还在胚胎中时,基因指挥细胞生长,长全5根手指头后,调控基因就关闭了。如果开关不关闭,也许你会长出第6根手指。我们的调控基因在生长完成后永久关闭,而六角的基因开关却不同。当它失去手指后,调控基因会复活,重新打开开关,调度伤口附近的细胞,驱使它们从静止状态进入再生状态。断肢处的胚芽块就像最初胚胎里的细胞一样,开始分化生长。
找到了六角的再生基因是哪些,我们可以参照着复活自己已经关闭的调控基因,以后壮士断腕不再惨烈,断腕还能重生。前景充满希望,但再生基因的实际操作却很困难,到目前为止,东北大学团队只确认了一种名叫neuregulin-1的分子,它对四肢、肺部和心脏的再生至关重要。找全完整的再生基因,才开了头,后面还有一段长路。
六角,保持永远长不大的幼态,不仅能享受加长生命,更重要的是,能一直保持幼态时的肢体再生力量。
在世界各地实验室里呆了150年的六角恐龙,呆萌外貌下,蕴藏着让人类肢体再生的宝藏。
参考资料:
1:“The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators”,Sergej Nowoshilow et al., Nature,2018
2:“Experimentally induced metamorphosis in axolotls reduces regenerative rate and fidelity”, by James R. Monaghan et al., Regeneration, 2014
3:“A developmentally regulated switch from stem cells to dedifferentiation for limb muscle regeneration in newts”,by Hibiki Vincent Tanaka et al., Nature Communications, 2016
4:“Analysis of embryonic development in the unsequenced axolotl: Waves of transcriptomic upheaval and stability, Developmental Biology”, by Peng Jiang et al., Developmental Biology, 2016
附:今天更新自然界里的秘密系列文章,这是第25篇:肢体再生。