墨西哥鈍口螈有著強(qiáng)大的再生能力,被切斷的四肢可以再生,脊髓可以再生……最讓科學(xué)家著迷的是它能再生腦部,畢竟人類的神經(jīng)元在長大后發(fā)生腦損傷再難生成新的神經(jīng)細(xì)胞。人類無法實(shí)現(xiàn)的愿望,對墨西哥鈍口螈來說卻是常規(guī)操作。
蠑螈是兩棲動物,幼時生活在水中,而經(jīng)歷變態(tài)之后的成年蠑螈,會以全新的樣貌登上陸地(就像蝌蚪變成青蛙)。但墨西哥鈍口螈與眾不同,這種動物通常無需上岸,并且終生都可以保持年少時的形態(tài)。不僅如此,墨西哥鈍口螈還有強(qiáng)大的再生能力。被切斷的四肢可以再生,脊髓可以再生,心臟等許多臟器也能再生,不論個體是年幼還是年老。相比之下,人類通常只能在傷口處再生皮膚或疤痕組織,四肢和大部分臟器很難再生,其他脊椎動物的情況也大多類似。
在這方面,墨西哥鈍口螈是罕見的例外。最讓科學(xué)家著迷的就是它能再生腦部,畢竟人類的神經(jīng)元幾乎只在胚胎期生成,若長大后發(fā)生腦損傷,也再難生成新的神經(jīng)細(xì)胞。人類無法實(shí)現(xiàn)的愿望,對墨西哥鈍口螈來說卻是常規(guī)操作。
最近,一支由我國科學(xué)家領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì),為墨西哥鈍口螈繪制出了第一個腦再生時空圖譜。華大研究院的魏小雨博士和同事們對青少年蠑螈進(jìn)行腦損傷處理,除去了左腦的一部分,之后觀察腦再生的過程。他們將整個過程分成了7 個時期,從損傷后2 天、5 天、10 天、15天、20 天、30 天,一直到60 天。
研究者發(fā)現(xiàn),青少年蠑螈的腦損傷在30 天內(nèi)已經(jīng)愈合,只是那個時候,受損區(qū)域的細(xì)胞類型和未受損的區(qū)域相比,仍然有所不同。但等到60 天后,科學(xué)家標(biāo)記的各種不同細(xì)胞的水平以及位置分布,就和正常的青少年蠑螈沒有明顯差別了。
實(shí)現(xiàn)這樣的再生效果,恐怕要制造不少神經(jīng)元。同為脊椎動物的人類,神經(jīng)元的生成主要發(fā)生在胚胎期,出生后還會持續(xù)大約兩年,越長大越難制造新的神經(jīng)元。而青少年墨西哥鈍口螈的腦再生能力這樣強(qiáng),是不是在腦損傷后,它們腦中有些細(xì)胞又回到了早期發(fā)育時的狀態(tài)?
想回答這個問題,還要將腦損傷后再生的時空圖譜和正常發(fā)育的時空圖譜進(jìn)行對比。研究者將墨西哥鈍口螈的發(fā)育過程分為6 個階段:孵化后第一次進(jìn)食、前肢生長完成、后肢生長完成、青少年階段、成年階段,最后是變態(tài)階段。前三個階段視為早期發(fā)育階段。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在蠑螈正常的早期發(fā)育當(dāng)中,幾乎分辨不出腦室區(qū)的神經(jīng)干細(xì)胞有幾種不同的亞型,也可以說只有一種亞型。進(jìn)入青少年時期后,原本那一種亞型不見了,特化出三個不同的亞型,各自占領(lǐng)的區(qū)域有所不同——這可能意味著,神經(jīng)干細(xì)胞的每種亞型都有不同的功能。
而腦部受損的青少年蠑螈,傷口在損傷初期(2 至15天)就有新的神經(jīng)干細(xì)胞亞型reaEGC 出現(xiàn)??茖W(xué)家在仔細(xì)觀察后認(rèn)為,那些還不成熟的神經(jīng)元正是由神經(jīng)干細(xì)胞reaEGC轉(zhuǎn)換而成,它們中間之所以有個特殊的細(xì)胞群,很可能是因?yàn)檗D(zhuǎn)換過程存在一個中間狀態(tài)——那些細(xì)胞既執(zhí)行神經(jīng)干細(xì)胞的任務(wù),又執(zhí)行神經(jīng)元的任務(wù)。
至于蠑螈腦再生過程和早期發(fā)育過程是否相似,研究者把青少年時代腦損傷的蠑螈端腦切片,與幼小蠑螈后肢生長完成時的端腦切片做了對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn),腦損傷15 天之后,蠑螈端腦中(第四個切片)細(xì)胞分布的空間結(jié)構(gòu),與正常的幼小蠑螈高度相似。這也表示,腦損傷觸發(fā)的腦再生,很可能重現(xiàn)了神經(jīng)元發(fā)育的過程。
因此,研究者認(rèn)為,不論是蠑螈早期發(fā)育時,還是青少年腦損傷后再生時,神經(jīng)元的生成過程都是相似的。在腦損傷的誘導(dǎo)下,墨西哥鈍口螈的神經(jīng)干細(xì)胞又回到了早期發(fā)育狀態(tài)。由此啟動的腦再生過程,有點(diǎn)兒像是發(fā)育過程的“重啟”。
有了這份時空圖譜,人類對墨西哥鈍口螈腦再生的超能力又有了更全面的了解。而當(dāng)人們越來越了解墨西哥鈍口螈的生存環(huán)境,也開始理解它們在演化中的命運(yùn)。
通常來說,那些會變態(tài)、會上岸的蠑螈,大多能從陸地生活中享受到一些便利。而墨西哥鈍口螈生活在高海拔水域,周圍的陸地(如山地或丘陵)可能不太適合它們生存。
如今,這種神奇的動物已經(jīng)被國際自然保護(hù)聯(lián)盟列為極危物種。隨著墨西哥城附近水污染日益嚴(yán)重,再加上入侵物種等因素的威脅,墨西哥鈍口螈的數(shù)量僅剩不到1000 只,自然棲息地也僅?;羝婷谞柨坪@一處。
再生能力雖好,但并不能有效幫助墨西哥鈍口螈適應(yīng)環(huán)境的惡化。如果不能為它們找到新的棲身之地,或許有一天,墨西哥鈍口螈只會在實(shí)驗(yàn)室里存在了。