再生的秘密:为什么人不能断肢再生,而墨西哥钝口螈却可以?

山后边的君 2025-03-16 01:19:20

想象一下失去一根手指......但它会在几周内重新长出来。没有疤痕、没有手术,就好像什么事都没发生过一样。

听起来就像遥远的未来的一个美好的日子!对于一个人来说 – 是的。对于墨西哥钝口螈来说,这只是一个普通的星期二。他不仅可以长出四肢,还可以恢复心脏、脊椎,甚至大脑!

这样的动物还有很多。为什么大自然把他们变成真正的再生机器,而没有给我们呢?如果我们还没有学会如何发挥这种能力怎么办?

如果人体能够重生,外科医生就没事了,综合格斗选手也不会害怕失去几颗牙齿。但是,遗憾的是,我们所能做的最多只是治愈伤口。这是为什么?

或许,人类能够恢复失去的器官和组织的未来比想象的要近得多。让我们弄清楚吧!

谁能再生?如何再生?

不同动物界的再生能力存在很大差异。有些只能修复小面积的组织,而有些可以修复整个器官甚至头部。

蜥蜴是“紧急释放”的高手

蜥蜴是自然界中再生的最著名例子。还有最简单的一个。这就是为什么我们要从他开始。

许多种类的蜥蜴都具有自切能力——它们在危险时会丢弃尾巴,然后再长回来。

想象一下,一个流氓在小巷里抓住了你的胳膊,而你只是……甩开你的胳膊,就像蜥蜴甩尾巴一样。然后长出一个新的。这听起来像是一种超能力,但对于蜥蜴来说,并非一切都一帆风顺——新尾巴并不像旧尾巴那么酷。想象一下,你长出的不是手臂,而是假肢,就像人体模型一样。

从自然界中它有其自身的副作用。他们也在这里:

新尾巴在解剖学上与原来的尾巴有所不同:它包含一个软骨管,而不是椎骨。尾部的神经细胞不会再生,而只能从存活的神经中生长出来。肌肉的形成方式不同——它们包围软骨基底,而不是像以前一样附着在椎骨上。

换句话说,再生的尾巴更像是一个替代品,而不是丢失的尾巴的精确复制品。

墨西哥钝口螈——再生之星

这种两栖动物不仅能够长出四肢和尾巴,甚至还能长出眼睛、心脏和大脑的部分!此外,它不会留下疤痕,并能恢复所有功能。如何?

独特的蛋白质:墨西哥钝口螈具有一种特殊形式的 mTOR 蛋白质,这种蛋白质在受伤后被激活并加速再生过程。

mTOR蛋白在动物体内发挥着重要作用。它调节细胞生长和分裂,控制蛋白质合成,并参与葡萄糖和脂肪的代谢。对人类而言,它尤其影响肌肉质量和大脑功能。

细胞可塑性:伤口部位的细胞“倒转”其发育,变成类似干细胞的细胞。然后它们再次分化,形成了丢失的结构。

免疫系统功能:在墨西哥钝口螈中,巨噬细胞不会引起疤痕,而是促进组织生长。在人类中,该过程遵循不同的场景,将受损组织变成坚硬的疤痕。

墨西哥钝口螈似乎在成年动物和胚胎之间的某个边界上停止了发育——它们的细胞保留了成年动物所缺乏的再生能力。

其他再生大师

除了墨西哥钝口螈以外,动物世界里还有其他令人惊奇的生物:

蝾螈甚至可以再生部分中枢神经系统,包括脊髓和大脑。

扁虫能够通过身体的一小部分再生出一个完整的个体。

海星可以用一只腕足长出整个身体。

水螅具有几乎永恒的再生能力——它们可以不断地更新细胞,保持青春。

正如你所见,许多动物已经成功保留了完全再生的能力。但人类为什么会失去它呢?

人为什么不能再生长出四肢?

尽管我们的远古祖先拥有这种能力,但人类和其他哺乳动物已经失去了这种能力。

我们开发了大脑,学会了制造酷炫的手机和发射火箭,但在这个过程中,我们失去了一根手指——仅此而已。谢谢进化,很方便。

进化赋予了人类巨大的大脑、复杂的免疫系统和温血特性,但同时它关闭了肢体再生的能力。更别提内脏了。原因何在?

复杂的免疫系统

生物体越复杂,其抵抗感染的防御能力就越强。人体免疫系统对损伤有激烈反应:

巨噬细胞触发疤痕组织的形成,以尽快闭合伤口并防止感染。炎症反应抑制了细胞去分化的过程——而这一过程正是帮助墨西哥钝口螈形成新肢体的过程。

具有讽刺意味的是,我们的免疫系统在保护我们免受细菌和病毒侵害的同时,却妨碍了全面再生。

进化的优先次序

哺乳动物已经进化出更为复杂的机制。例如:

温血动物。高代谢率和维持恒温需要大量的能量,这就是为什么身体选择一种快速的愈合方法——结疤,而不是再生。

骨骼发育。爬行动物和两栖动物的骨骼生长和更新方式与哺乳动物不同,这为它们提供了更大的再生机会。

在哺乳动物中,组织定期更新——旧的组织被破坏,新的组织形成。这使得骨骼能够适应负荷的变化。但事实上,它终止了大组织碎片的再生。因此,手指上的一部分皮肤可以再生,但整个手指却不能。

细胞不是塑料的。在进化的过程中,哺乳动物细胞失去了轻易转变为其他细胞类型的能力,这极大地限制了复杂结构的再生。

遗传限制

有趣的是,人类仍然具有负责再生的基因,但它们仅在胚胎阶段活跃。

但随着年龄的增长,这些机制会被关闭,成年人就会失去再生能力。我们案例中的机制非常合乎逻辑。如果不这样做,患癌症的风险就会急剧增加。我们的新陈代谢与蜥蜴完全不同。

人体肝脏。它的再生秘密是什么?为什么其他器官无法做到这一点?

人体的一些器官和组织具有再生的能力,尽管其能力很小。

在此背景下,肝脏占有特殊的地位。

只需几周时间,肝脏就能恢复丢失的质量和功能的70%。

事实上,人们已在肝脏中发现了四种类型的干细胞。它们也能变形。其他机构没有此项规定。这也是合乎逻辑的——肝脏承受着严重的压力,它需要这些资源。

然而,也存在一些陷阱。肝脏的快速恢复不仅仅体现在质量上,还体现在数量上。通过增加剩余细胞的体积,而不是分裂它们。因此,其资源仍然可能枯竭,必须小心对待。

科学如何帮助克服自然的限制

科学家正在积极研究动物再生机制,以便将其应用于医学。再生医学领域正在快速发展。我们有什么样的前景?

基因治疗

如果再生基因存在但处于“休眠”状态,也许它们可以被激活。科学家们已经开始试验在哺乳动物中启动所需基因的方法。只在真正需要的时候才会用。持续开启这样的基因对于身体来说代价是很大的。

干细胞

日本科学家山中伸弥发现了一种将普通细胞转化为多能干细胞的方法。这些细胞具有转变为体内任意类型细胞的能力。

这一发现可能是组织和器官再生的关键。

生物技术

3D生物打印已经可以创建用于移植的组织。将来,我们会学习打印整个器官。

现在,借助纳米技术,已经可以加快愈合速度并数倍修复受损组织。

这些技术目前已经在医学领域得到应用,未来可能会带来真正的突破——修复肢体甚至内脏。

人类不知道如何长出手臂和腿,因为进化做出了不同的选择。

我们获得的不是再生,而是更显著的优势——更强的免疫力、温血性和复杂的生物学。

然而,我们仍然具有再生的潜力。科学家正在研究墨西哥钝口螈、水螅和扁虫,以了解如何唤醒我们身体的潜在能力。

我相信未来的医学将学会纳入再生过程,我们将见证一场真正的生物革命。培育新的心脏或胃将不再是幻想。

我们无法长出手臂、心脏,甚至无法长出大脑的一部分——那又怎么样呢?我们有更好的东西。

墨西哥钝口螈可能是再生的冠军,而人类则是破解自然法则的冠军。

我们已经在实验室中培育器官、编辑基因和破解自然密码。所以谁知道呢?或许再过几十年,人类不仅会治愈自己的伤口,而且会书写自己的进化篇章。

交换身体是件好事。最主要的是,我们的精神和智力价值观是永恒不变的。毕竟,这正是我们人类的本性。

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山后边的君

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