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研究表明红点蝾螈近代进化出器官肢体再生能力

2013-03-07 10:43:30 来源: 环球科学-科学美国人中文版
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核心提示:对蝾螈的遗传分析表明,红点蝾螈可能是在近代才进化出了器官和肢体再生的能力。

东方蝾螈(红点蝾螈)可能是在近代才进化出了器官和肢体再生的能力。
东方蝾螈(红点蝾螈)可能是在近代才进化出了器官和肢体再生的能力。

两栖动物表达的独特蛋白质表明,我们是否具有再生的潜能仍是未知数。

人们一般认为,动物器官的再生能力是所有多细胞动物都具有的古老特质。然而,对蝾螈的遗传分析表明,这种能力出现的时间并没有那么久远。

红点蝾螈(Notophthalmus viridescens)尽管十分小巧,但它的器官再生能力却远超那些最高级的生物技术实验室。这种蝾螈可以再生失去的器官,包括心肌、中枢神经系统成分,甚至眼睛的晶状体。

医生们希望这种能力是基于一个尽管潜在,但是对所有动物(包括哺乳动物)都普遍存在的遗传程序基础,这样就可以将其应用于再生药物。例如,小鼠可以在心肌损伤后产生新的心脏细胞。

然而,德国巴德诺海姆的马克斯普朗克心肺研究所的汤姆斯·布朗(Thomas Braun)和同事的研究却表明,这远远没有那么简单。

寻找蝾螈中与人类、小鼠以及果蝇相同的遗传机制的研究早已停滞不前,因为蝾螈的基因组非常庞大,超过人类基因组的十倍。于是,布朗和同事检查了蝾螈基因表达时产生的RNA(称为“转录组”),并运用了3种分析技术来汇总数据。

团队首次汇总了红点蝾螈(N. viridescens)的全部RNA转录本,检查了蝾螈胚胎及幼体的心脏、四肢和眼球的原始和再生组织。

研究者发现了120,000多条RNA转录本,其中大约有15,000条编码了蛋白质。其中,又有826条是蝾螈特有的。此外,有几条序列在原始和再生器官中的表达量有差异。这个结果被发表在《基因组生物学》(Genome Biology)杂志上。

现代还是原始?

这些发现进一步表明了这种再生能力是近期进化的,伦敦大学的杰若米·布洛克斯(Jeremy Brockes)说,他的研究第一次证明了蝾螈再生器官中表达的蛋白质没有出现在其他脊椎动物中。

“我再也不相信我们有潜在的古老再生程序了”,布洛克斯说,“然而,我完全相信,利用蝾螈再生的机制,可以诱导哺乳动物细胞再生。”

德国德累斯顿的再生疗法中心的艾利·田中(Elly Tanaka)则表示,要说这种特征是古老的还是新近产生的未免过于“泾渭分明”了。她指出,事实的情况可能介于两者之间。“可能祖先中确实存在着再生能力,但蝾螈产生了物种特异适应性,让它拥有了远超其他脊椎动物的再生能力。”

此外,田中补充道,科学家可以通过研究这些灰色地带,找出蝾螈和其他动物(如鱼类)再生能力的潜在应用价值。研究者应该进行更可行的研究,比如疤痕和烧伤的恢复或加快器官再生速度,而不是关注令人惊叹却不太现实的截肢者肢体的完整再生。

陈雅娟 本文来源:环球科学-科学美国人中文版 责任编辑:王晓易_NE0011
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