墨西哥钝口螈有着强大的再生能力,被切断的四肢可以再生,脊髓可以再生……最让科学家着迷的是它能再生脑部,毕竟人类的神经元在长大后发生脑损伤再难生成新的神经细胞。人类无法实现的愿望,对墨西哥钝口螈来说却是常规操作。
蝾螈是两栖动物,幼时生活在水中,而经历变态之后的成年蝾螈,会以全新的样貌登上陆地(就像蝌蚪变成青蛙)。但墨西哥钝口螈与众不同,这种动物通常无需上岸,并且终生都可以保持年少时的形态。不仅如此,墨西哥钝口螈还有强大的再生能力。被切断的四肢可以再生,脊髓可以再生,心脏等许多脏器也能再生,不论个体是年幼还是年老。相比之下,人类通常只能在伤口处再生皮肤或疤痕组织,四肢和大部分脏器很难再生,其他脊椎动物的情况也大多类似。
在这方面,墨西哥钝口螈是罕见的例外。最让科学家着迷的就是它能再生脑部,毕竟人类的神经元几乎只在胚胎期生成,若长大后发生脑损伤,也再难生成新的神经细胞。人类无法实现的愿望,对墨西哥钝口螈来说却是常规操作。
最近,一支由我国科学家领衔的研究团队,为墨西哥钝口螈绘制出了第一个脑再生时空图谱。华大研究院的魏小雨博士和同事们对青少年蝾螈进行脑损伤处理,除去了左脑的一部分,之后观察脑再生的过程。他们将整个过程分成了7 个时期,从损伤后2 天、5 天、10 天、15天、20 天、30 天,一直到60 天。
研究者发现,青少年蝾螈的脑损伤在30 天内已经愈合,只是那个时候,受损区域的细胞类型和未受损的区域相比,仍然有所不同。但等到60 天后,科学家标记的各种不同细胞的水平以及位置分布,就和正常的青少年蝾螈没有明显差别了。
实现这样的再生效果,恐怕要制造不少神经元。同为脊椎动物的人类,神经元的生成主要发生在胚胎期,出生后还会持续大约两年,越长大越难制造新的神经元。而青少年墨西哥钝口螈的脑再生能力这样强,是不是在脑损伤后,它们脑中有些细胞又回到了早期发育时的状态?
想回答这个问题,还要将脑损伤后再生的时空图谱和正常发育的时空图谱进行对比。研究者将墨西哥钝口螈的发育过程分为6 个阶段:孵化后第一次进食、前肢生长完成、后肢生长完成、青少年阶段、成年阶段,最后是变态阶段。前三个阶段视为早期发育阶段。
研究团队发现,在蝾螈正常的早期发育当中,几乎分辨不出脑室区的神经干细胞有几种不同的亚型,也可以说只有一种亚型。进入青少年时期后,原本那一种亚型不见了,特化出三个不同的亚型,各自占领的区域有所不同——这可能意味着,神经干细胞的每种亚型都有不同的功能。
而脑部受损的青少年蝾螈,伤口在损伤初期(2 至15天)就有新的神经干细胞亚型reaEGC 出现。科学家在仔细观察后认为,那些还不成熟的神经元正是由神经干细胞reaEGC转换而成,它们中间之所以有个特殊的细胞群,很可能是因为转换过程存在一个中间状态——那些细胞既执行神经干细胞的任务,又执行神经元的任务。
至于蝾螈脑再生过程和早期发育过程是否相似,研究者把青少年时代脑损伤的蝾螈端脑切片,与幼小蝾螈后肢生长完成时的端脑切片做了对比。结果发现,脑损伤15 天之后,蝾螈端脑中(第四个切片)细胞分布的空间结构,与正常的幼小蝾螈高度相似。这也表示,脑损伤触发的脑再生,很可能重现了神经元发育的过程。
因此,研究者认为,不论是蝾螈早期发育时,还是青少年脑损伤后再生时,神经元的生成过程都是相似的。在脑损伤的诱导下,墨西哥钝口螈的神经干细胞又回到了早期发育状态。由此启动的脑再生过程,有点儿像是发育过程的“重启”。
有了这份时空图谱,人类对墨西哥钝口螈脑再生的超能力又有了更全面的了解。而当人们越来越了解墨西哥钝口螈的生存环境,也开始理解它们在演化中的命运。
通常来说,那些会变态、会上岸的蝾螈,大多能从陆地生活中享受到一些便利。而墨西哥钝口螈生活在高海拔水域,周围的陆地(如山地或丘陵)可能不太适合它们生存。
如今,这种神奇的动物已经被国际自然保护联盟列为极危物种。随着墨西哥城附近水污染日益严重,再加上入侵物种等因素的威胁,墨西哥钝口螈的数量仅剩不到1000 只,自然栖息地也仅剩霍奇米尔科湖这一处。
再生能力虽好,但并不能有效帮助墨西哥钝口螈适应环境的恶化。如果不能为它们找到新的栖身之地,或许有一天,墨西哥钝口螈只会在实验室里存在了。