科学家研究火蜥蜴为何能肢体重生,人或许也能

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在波士顿布里格姆妇女医院的巨大实验室中,至少25000只被称为蝾螈的火蜥蜴装在箱子和杯子等容器中,布满了实验室的落地架。近距离看哪几个蝾螈看起来就像可爱版的外星人。

它们拥有丰满的粉红色身体和看上去非常厚道的面孔。大多数火蜥蜴随着生长会变形成为陆地居民,与之不同的是蝾螈通常一生后要保持它们年轻随后 的身体形态学 。它们拥有外部鳃,怎么让面部两侧每一侧有无四根羽毛状触角。它们的四趾状爪子非常柔弱,这也令我们我们 感到困惑,但或许我们我们 不都要仔细思考哪几个东西,将会它们的肢体具有非常特殊的再生功能。

其中一只蝾螈的肢体是在11天前切除的,断肢的中心也能都看某种这人于牛眼一样的微红色可见物,那可是我新肢体的萌芽。蝾螈是动物王国身体部位的再生冠军。某种名为真涡虫的扁形虫也能借助这人 点组织长出整个身体,但它是某种非常小怎么让非常简单的生物。斑马鱼也能再生它们的尾巴,人类以及其它哺乳动物也能在胚胎时期再生被抛弃的肢芽器官。

我们我们 人类在婴幼儿时期也能再生我们我们 的指尖,老鼠成年后仍然具备这人 再生能力。怎么让蝾螈却是也能在任何年龄段再生繁复身体部位的唯一脊椎动物,这也是怎么么研究人员总是对它们进行研究探索它们再生秘密的原应。

当研究人员对老鼠和苍蝇等动物的探索发展到基因阶段时,对于蝾螈的哪几个研究却搁浅了。其中另另另一个阻碍在于蝾螈寿命更长,怎么让比实验室大多数动物的成长都更缓慢,这就使它们成为遗传学实验非常难以外理的课题。更糟糕的是,蝾螈庞大而重复的基因组顽固地阻碍着研究人员的测序工作。

随后 另另另一个欧洲研究团队克服了这人 障碍怎么让最终在今年年初签署了实验室蝾螈的完整版基因序列。助理教授兼研究人员,该实验室的负责人Jessica Whited称:“蝾螈基因组是盘踞在每另另另一个研究人员背后的巨大大问题。”现在她和其它研究人员将会获得了完整版的人类基因,我们我们 希望揭开蝾螈再生的秘密,甚至希望探索人类怎么也能获得这人 强大的再生能力。怎么让对于我们我们 来说仍然有着更多的大问题都要解答,怎么让其中这人 大问题自从2500多年前我们我们 首次观察到哪几个动物的古怪能力时就将会地处。

18世纪意大利牧师Lazzaro Spallanzani的一系列绘画是已知最早描述火蜥蜴再生能力的。三张图片分别描述了火蜥蜴断掉的尾巴、胚芽的生长以及脊髓的发育。Spallanzani总是在对火蜥蜴、蝌蚪、蛇和蚯蚓进行试验,他发现它们都也能再生被抛弃的身体部位。在1766年,他将这人 人的发现和绘图以信的形式邮寄给了自然主义者Charles Bonnet。两年后,Spallanzani发表了这人 人对基因重组和再生研究的小论文。这篇论文暗示着都要对这人 课题进行进一步的研究和探索,但最终并未实现。

这人 科学家我我觉得对哪几个情形进行了调查,怎么让我们我们 确定研究的对象成为了蝾螈。有无可是我确定蝾螈进行研究,累积源于它们在圈养时也能很好的生存和繁殖。马萨诸塞大学Catherine McCusker再生实验室的博士后Warren Vieira称,当其他同学进入房间时,蝾螈有随后 要摆动它们酷似鳗鱼的尾巴。照顾哪几个动物的研究人员都认为,蝾螈对于人类的地处是好奇而警惕的。

蝾螈是近亲交配的,全世界实验室中的大多数蝾螈有无19世纪500年代从墨西哥运往巴西的34只蝾螈的后代。哪几个动物在墨西哥城附过的栖息地将会受到了污染,将会将会外来物种的入侵改变了生态环境,还有的在城市化过程中被占用。蝾螈也成为当地人的某种传统食物。我我觉得蝾螈也能从可怕的伤害中恢复过来,但它们却无法承受这样多的威胁,怎么让在野外将会濒临灭绝。怎么让实验室的蝾螈存活了下来。

在1935年,其中这人 欧洲蝾螈返回到北美地区,怎么让最终在生物学家George Malacinski的帮助下成为了印第安纳大学的收藏品。当他在5005年退休时,肯塔基大学从他背后接手了至少5000只蝾螈。现在这人 养护中心存活了5000到50000只成年蝾螈个体。它们的血统也能追溯到1932年,这也帮助研究人员在这人 近亲繁殖的种群中维持了遗传多样性。我们我们 将蝾螈胚胎、幼体和成年个体送往全世界的实验室和教室。

尽管哪几个实验室对于蝾螈的了解这人 ,怎么让这样另另另一个实验室也能对其进行完整版测序。主要大问题在于蝾螈的基因数量异常庞大。它拥有320亿个碱基对,这就使它的基因长度超过人类10倍左右。分子病理学研究院的生物学家Elly Tanaka称,尽管这样,蝾螈和人这人乎拥有这人数量的基因。

重复DNA的庞大数量总是有无困扰科学家的大问题。为了读取有机体的基因,科学家们都要将DNA分解成为片段,怎么让像七巧板一样对其进行重新组装。Tanaka称,几年前哪几个基因碎片还无法还原成哪几个重复序列。当时的技术还无法从另另另一个信息岛屿传递到另外另另另一个。即使在蝾螈基因测序完成随后 ,科学家们使用了其它工具结束了了英文解它们的再生功能。

在东北大学的James Monaghan实验室中养殖着至少500到5000只蝾螈,架子上布满了数另一个蝾螈养殖箱。当其他同学走近实验室时,它们会靠近养殖箱的前侧怎么让跟随着到访者来回移动。研究人员通过转基因技术将水母体内常见的某种绿色荧光蛋白融入到一只蝾螈体内。在一幅酷似太阳镜的眼镜下,它呈现出翡翠绿色。这幅眼镜也能过滤掉除了绿色光波之外的所有波长。其它蝾螈则体内则被融入了红色荧光蛋白。研究人员也能对某种转基因个体进行组织移植,将会在转基因有无转基因个体间进行移植追踪再生过程中的细胞移动。

另另另一个的实验也能让研究人员了解构成新附器的细胞来自哪里等大问题。在实现截肢术后,蝾螈流血量很少,怎么让也能在数小时内封闭伤口。随后 细胞将移动到伤口位置怎么让形成某种胚芽。大多数这人 修复依靠的是来自伤口附过的细胞,它们似乎将生物钟回调到胚胎才有的那种情形。怎么让研究人员尚不清楚干细胞在是有无在其中起到的作用将会起到多大的作用。

无论哪几个细胞来自于哪里,胚芽细胞后要再生出新的骨骼、肌肉和其它组织。伤口处会首先长出另另另一个完美的细小新肢体,怎么让长大到正常的大小。将会将胚芽切除怎么让移植到身体的其它位置,它仍然也能长出计划长成的肢体。怎么让将会在早期的关键阶段神经无法进入胚芽就不想长出新的肢体,那可是我说将会肢体神经被切断,只会总是出现伤口愈合而不想再生肢体。

研究人员发现某种名为巨噬细胞的免疫细胞对于蝾螈的再生是非常重要的。它们帮助控制也能影响修复过程的炎症大问题。与此一并,名为纤维母细胞的结缔组织细胞携带着再生肢体的关键位置信息。这人 位置记忆原应细胞也能了解它在身体中的位置,比如说是在左手腕还是右侧肩膀?

Monaghan称,位置信息是动物表观基因组中的某种分子邮政编码,不同细胞中的各种各样遗传标签让细胞了解它们地处的位置。与维他命A相关的某种分子视黄酸也参与了这人 位置信息的记录。足够多的视黄酸也能改写细胞的邮政编码。Monaghan实验室带有 一只蝾螈拥有四根超过正常尺寸的手臂,研究人员在其手腕的截肢位置注入了足够多的视黄酸,让那里的细胞认为这人 人地处肩膀位置。怎么让从手腕处再次长出了四根手臂。

手臂、腿和尾巴不须实验室蝾螈仅有的也能长出的身体部位。它们也也能从脊髓的挤压伤中恢复过来。Monaghan称:“它们也能再生2平方毫米的前脑,这是非常疯狂的。”科学家们尚未这样深入的探索蝾螈器官的再生能力。怎么让Monaghan的团队目前将会研究了蝾螈的心脏、肺和卵巢,怎么让发现这某种器官受伤后都也能恢复。

科学家们不须清楚蝾螈是有无借助同样的机制再生它们的外部器官。它们可是我清楚怎么么蝾螈也能多次长出四根手臂,怎么让后能 肯定的是,在被截肢5次随后 ,大多数蝾螈的肢体会停止再生。另外另另另一个未解之谜是肢体怎么知道达到正常尺寸后就停止生长。怎么让哪几个谜题或许不想维持越多。

Elly Tanaka称:“事实上有无给你是我的这人 相互相互合作伙伴也能借助某种算法来组合这样庞大数量的基因组。”带有 Tanaka、计算机科学家和这人 研究人员在内的这人 团队今年2月份在《自然》杂志上报道称,我们我们 将会对实验室的蝾螈进行了完整版的基因测序。借助计算机的强大能力和全新的算法,研究人员们至少也能读取蝾螈的完整版基因。

原则上说,完整版蝾螈基因的测序让研究人员更容易回答关于哪几个动物再生能力的重要大问题。比如说,蝾螈是有无借助独特基因再生它们的肢体?蝾螈再生过程借助的基因是有无是其它动物所共享的(带有 人类在内),它们是有无有着不同的作用?哪几个大问题仍然听候研究人员去解答。Tanaka称发表在《自然》杂志上的原应在于让科学家们也能获取蝾螈的基因序列。通过基因真正了解再生能力的研究仍然在继续,怎么让仍然都要数年时间。

怎么让Tanaka和她的同伴我我觉得做了这人 有趣的初步观察。她声称:“在再生的肢体组织中,我们我们 似乎观察到某种数量相对较多的基因,怎么让在人类体内并这样明显的副本地处。”哪几个基因可是我地处于其它的哺乳动物、鱼类将会鸟类体内,对哪几个基因的调查研究很将会让她们更深入的了解再生能力。

然而,值得注意的是尽管蝾螈基因将会被完整版测序,怎么让哪几个序列信息仍然像被抛弃书脊的书页一样地处散乱情形。Voss的团队在2017年将这人 人的蝾螈基因序列进行了组合,怎么让哪几个序列比Tanaka团队的序列散乱至少百倍。据Voss称,他的团队现在正在探索蝾螈基因序列的正确顺序。

在一篇尚未发表的论文中,Voss的团队将会鉴定出于蝾螈性别相关的基因累积。研究人员将会了解个体蝾螈的性别是由它们的基因决定的,怎么让我们我们 并未发现Voss团队所发现的雄性和雌性性染色体之间的微小差异。除了帮助科学家们理解蝾螈遗传学之外,这人 发现对于管理实验室蝾螈也是有用的。目前,确定蝾螈幼崽性别的唯一法律措施可是我听候7到9个月时间,来观察它们发育情形。

这样蝾螈的基因序列,研究人员也难以借助基因工程技术对蝾螈进行研究。比如说,将会你去除某种基因,怎么让对于蝾螈的再生这样影响,你或许会推断这人 基因不须重要。怎么让事实上它或许非常重要,怎么让是蝾螈完成同样工作的后备基因。Monaghan称,他的团队将会将新的基因序列作为进行CRISPR基因编辑实验的参考。这样完整版的基因序列,研究人员就都要进行越多的工作。

麻省理工学院波士顿校区的McCusker称,遗传信息会随着时间这样完善,怎么让也总是有更多的序列信息都要了解,有更多的秘密听候解答。这就像是一张巨大的模糊照片变得这样清晰。在她进行的研究中将会借助了全新的基因序列信息。

随着科学家们踏入另另另一个研究的新时代,世界各地蝾螈实验室的负责人将在今年夏天齐聚维也纳,举行该研究领域的首次会议。我们我们 将探讨怎么借助哪几个基因序列和其它资源,怎么让将制定策略让更多的新人参与到蝾螈研究的领域中来。

蝾螈的幼崽是非常可爱的,怎么让它们也是这人相残的。Vieira称,有这人 被抛弃手臂将会腿的伤残源于其它个体的吞食。有将会对于出生就与饥肠辘辘的兄弟姐妹生活在一并蝾螈来说,再生能力不须仅仅是某种花招,可是我都要的。那也将会是它们进化出这人 能力的原应,将会说这也是怎么么其它动物被抛弃这人 能力时它们却保留这人 能力的原应。

研究人员称,目前还这样定论再生能力到底是怎么进化出来的。根据目前发现的化石和基因证据,这人 研究领域的大多数人认为这是某种今天的动物大多将会被抛弃的古老能力。怎么让科学家们认为也将会地处其它再生能力的起源。某种理论认为,从尾巴沿着身体主要躯干的轴向再生能力或许源于古老的祖先,而附肢的再生能力或许是单独进化的新能力。

将会再生是某种古老的技能,人类等哺乳动物有无将会在遗传信息中仍然拥有累积工具。或许我们我们 进化出了其它的愈合过程,比如说结疤,阻碍了再生过程的地处。研究人员提出,人类截肢患者有后要形成某种疼痛的神经瘤,或许这人 神经纤维的总是出现可是我再生能力无法完成的表现。

研究人员认为,人类拥有着远超我们我们 了解的再生工具。将会我们我们 也能在人体中创造正确的环境,我们我们 或许就也能利用哪几个工具。未来有一天我们我们 或许就也能再生我们我们 的肢体。这人 研究人员也认为这是有将会的。Tanaka称,借助我们我们 将会了解的肢体再生以及蝾螈也能教授给我们我们 的知识,未来我们我们 有将会通过基因工程给你类获得相同的能力。怎么让那也是我们我们 值得为之努力的方向。