动物断肢再生能力的启发

彭霄鹏 吕亚奎 尚瑞书

五线石龙子

在广袤的自然界中，包括人类在内的哺乳动物仅具有极为有限的再生能力，而我们熟知的守宫类动物遇到掠食者时可以自断尾巴逃跑，断尾还能继续跳动来吸引掠食者的注意之后守宫再生出一条新尾巴，然而以蝾螈等为代表的两栖类动物则能在特定时期完全修复缺损的组织器官。那么同为再生，有什么区别吗？

事实上，在爬行纲大家族中，守宫并不是唯一可以自断尾巴的动物，很多石龙子如五线石龙子，甚至鬣蜥也会断尾；而壁虎的再生尾和原生尾两者结构大相径庭，这些再生尾没有骨骼，只有一些软组织。

对动物断肢再生能力进行研究，挖掘再生机制，一直是生物学的热点问题。为破解器官再生的奥秘，研究者们选取大量模式生物，通过对比机体正常组织与创伤修复再生后组织的特征与功能，研究组织器官的重建机制，以期寻找有效的生物治疗方法，促进机体的自我修复与再生。近期美国亚利桑那大学在密西西比短吻鳄的身上，同样发现了这种神奇的断尾再生能力。研究人员给幼体密西西比短吻鳄做的断尾实验中，小鳄鱼都有不错的表现。当然，长出来的依旧是没有骨头的软组织再生尾，但是这已经超过我们过去对它们的认知。短吻鳄是一种在美国南部分布广泛的鳄鱼，它们吻布较宽，成体体色墨黑，与真鳄类明显不同在于它们嘴巴闭合时下颚牙齿不外露，而不像真鳄那样有些牙齿露在嘴外地包天一般。多年来短吻鳄也是美国生物学家们重点研究的本土对象之一。

不过，和守宫、蜥蜴等爬行动物等不同，短吻鳄新长出来的尾巴，和之前的新尾巴并不相同，因为它并没有强壮的肌肉，仅仅有皮肤和软骨组织的再生，不具备骨骼肌和骨骼等组织，这让新尾巴看起来更像是“装饰品”。不过，可以肯定的一点是，短吻鳄的这种技能，或许是从祖先那里继承的，专家通过化石研究，大约2.45亿年前的古鳄也会断尾再生，这就意味着密西西比短吻鳄的这种本领，可能是从它们祖先那里继承下来的。

除了鳄鱼之外，是不是所有的爬行动物都可以断尾再生呢？由于证据不足，目前还没有办法一一去证实，但是这次发现短吻鳄的断尾再生现象，则表明大型爬行动物也有这种古老的能力。

鱼类的尾部末梢仅仅表皮和骨骼可以经历再生。

爬行纲的安乐蜥及守宫尾部则是皮肤、骨骼肌、软骨组织、脊髓的再生，仅仅骨骼不完全再生。

而实验室的大白鼠断肢可以做到皮肤和骨骼肌的部分再生。包括人类在内的哺乳动物仅有极为有限的再生能力：成年及幼年小鼠指(趾)末端的受损离断可再生，人类亦可再生指尖末梢。

相较于大白鼠为代表的哺乳动物的有限再生能力，一些低等动物则具有完全再生受损器官的能力。两栖类有尾目动物如美西钝口螈的组织器官包括四肢、尾、心脏、颌骨、脑及视网膜等受到损伤后，均可完全再生。四肢及尾巴一旦切断，皮肤、骨骼肌、软骨组织、骨骼以及脊髓全部可以再生，其再生的组织器官在形态和功能方面与正常器官无异，且该再生能力贯穿于整个生命周期。因此，人们对有尾两栖类的研究也最为深远。

近年来,以非洲光滑爪蟾为代表的无尾两栖类也逐渐进入人们的视野，成为器官再生研究的新模型。不同于有尾两栖类，爪蟾的再生能力随着其发育成熟而逐渐丧失。如早期蝌蚪的肢体在离断后可以完全再生，而晚期蝌蚪的肢体及变态后的成体断肢不可再生。即便再生后的组织，也是皮肤、软骨组织和脊髓的再生，骨骼和骨骼肌无法完全再生。这一再生行为特性使爪蟾成为研究器官再生的理想模型。通过诱导激活成体爪蟾器官再生的研究，或许可以为最终实现器官再生的诱导提供理论基础。

研究者们一直致力于对机体组织器官再生的细胞及分子生物学机理进行研究，随着细胞生物学及分子生物学研究逐渐深入和发展，人们正一步步揭示器官再生之谜。

守宫

美西钝口螈

角蛙

光滑爪蟾