有網(wǎng)友很好奇,為什么其它動(dòng)物都有斷肢再生的能力,自詡為高等動(dòng)物的人類(lèi),卻沒(méi)有這種神奇的再生能力?
其實(shí)——是有的。
當(dāng)我們還在媽媽肚子里時(shí),一開(kāi)始我們和蠑螈一樣,擁有斷指再生的完全能力 。
當(dāng)然,用不上就是了。
出生后的嬰兒時(shí)期,通常也具有一定的再生能力 。不過(guò),只有指尖很小的一部分可以,通常需要不傷害到甲床。
少部分成年后還具有一定這樣的能力。
「圖片預(yù)警」
- 成年人指尖斷裂再生過(guò)程:
成年人指尖斷裂再生過(guò)程
- 兒童斷指再生:
可以看出,兒童的斷指再生能力,明顯比成年人更強(qiáng)。
世界上沒(méi)有哪一種生物,沒(méi)有再生能力。
區(qū)別在于再生能力的強(qiáng)弱。
人類(lèi)的再生能力,限于皮膚、黏膜、肝臟、指尖、體液相關(guān)系統(tǒng)等等。和演化樹(shù)更加基干的一些動(dòng)物相比,這種再生能力,的確太拉胯了,聊勝于無(wú)。
壁虎可以再生出閹割版的尾巴。
蠑螈不僅可以再生尾、爪、四肢、眼睛,損傷的大腦也能再生 。
- 損傷的蠑螈腦可能誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞逆轉(zhuǎn)化,從而回到年輕狀態(tài),啟動(dòng)再生過(guò)程。
斑馬魚(yú)同樣再生能力強(qiáng)大,無(wú)論魚(yú)鰭、心臟、脊髓,還是腸道等重要器官,都具有再生能力。
一般來(lái)說(shuō),比起哺乳動(dòng)物,兩棲動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)具有更強(qiáng)的器官再生能力。
斷指再生,一般是這樣的過(guò)程 :
發(fā)生斷肢損傷后,傷口表皮會(huì)迅速覆蓋斷肢表面,隨后間充質(zhì)細(xì)胞去分化形成干性更強(qiáng)的芽基。芽基細(xì)胞具有位置記憶,可以不斷向外完成斷肢的再生修復(fù)。
這個(gè)過(guò)程一般由多個(gè)hox基因(同源異形基因,通常多組決定肢體的分化和發(fā)育)一起調(diào)控。
斑馬魚(yú)尾鰭修復(fù)過(guò)程
b、傳統(tǒng)觀點(diǎn);c、最新發(fā)現(xiàn)
至于演化支更加基干的動(dòng)物,再生能力會(huì)更強(qiáng)。
除此之外……
深緣海天??勺晕覕厥缀驮偕?。
摩爾根把一條2cm的渦蟲(chóng),被切成279塊后(約10000個(gè)細(xì)胞),一周后得到的279條完成活體。
紐蟲(chóng)可以被切成二十萬(wàn)分之一 。
而比水螅更加基干的動(dòng)物,干細(xì)胞部分通常認(rèn)為再生能力的限制非常低。例如,最簡(jiǎn)單的多細(xì)胞動(dòng)物海綿,能做到碎末再生。
從門(mén)或者綱的大分類(lèi)來(lái)說(shuō),動(dòng)物基本上復(fù)合再生能力從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的規(guī)律。
同一個(gè)門(mén)或者綱內(nèi),則可能表現(xiàn)出比較大的再生差異。
這樣的再生差異,體現(xiàn)出演化上的「魚(yú)和熊掌不可兼得」。
最早的多細(xì)胞動(dòng)物基本上都是一些干細(xì)胞團(tuán),它們是十分脆弱的。
面對(duì)環(huán)境中的化學(xué)危害、紫外線危害、機(jī)械應(yīng)力危害,自然而然有兩條路擺在它們的面前。
1、要么不對(duì)抗危害,不斷用干細(xì)胞修復(fù),只要修復(fù)的速度快于損傷,就能繼續(xù)生存。
2、要么分化干細(xì)胞,發(fā)展成具有各種功能的細(xì)胞,例如發(fā)展出表皮隔斷外部化學(xué)危害,發(fā)展出黑色素細(xì)胞抵抗紫外線,發(fā)現(xiàn)出外骨骼、鱗片降低機(jī)械應(yīng)力損傷。
如果我們把再生能力給個(gè)0~100分,0分和100分的動(dòng)物基本上沒(méi)有,都在這個(gè)區(qū)間內(nèi),只不過(guò)分?jǐn)?shù)有高有低。
是什么力量決定了不同動(dòng)物再生能力的高低?
答案是——
- 繁殖。
這或許是很多人都不想到的答案。
任何理論永生的個(gè)體,都可能因?yàn)橐馔舛劳觥V挥型ㄟ^(guò)繁殖,基因才能不斷存續(xù)下去。
對(duì)于一個(gè)有生存?zhèn)€體上限的環(huán)境來(lái)說(shuō),親代和子代其實(shí)是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。對(duì)于分化越高的動(dòng)物來(lái)說(shuō),當(dāng)環(huán)境變化時(shí),基因保守的親代是競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)具有基因多樣性的子代的。
這就會(huì)造成親代死亡,留下子代繼續(xù)繁衍生息。
水螅的繁殖正是這樣的過(guò)程。
環(huán)境優(yōu)渥時(shí),它們進(jìn)行出芽繁殖,當(dāng)環(huán)境惡劣時(shí),它們進(jìn)行有性繁殖,從而渡過(guò)干旱或嚴(yán)寒。
- 所以,水螅雖然是一種理論上永生的動(dòng)物,但并不能真正永生。
處于有性繁殖和無(wú)性繁殖之間的水螅,其實(shí)很好地預(yù)示了,具有更高分化的動(dòng)物,為什么大多失去了無(wú)性繁殖,最終都只保留了有性繁殖。
- 值得注意的是,孤雌繁殖并不是無(wú)性繁殖。
比水螅具有更高分化的動(dòng)物,不僅細(xì)胞干性的逆轉(zhuǎn)成本更高,也意味著個(gè)體更加難以適應(yīng)惡劣的環(huán)境變化(高分化的動(dòng)物,對(duì)適應(yīng)的環(huán)境往往具有性狀特化現(xiàn)象)。
演化壓力,自然給到了有性繁殖。
即便一開(kāi)始它們是完全再生的,然而當(dāng)資源有限時(shí),犧牲個(gè)體再生能力把資源分配到有性繁殖的分支,會(huì)因?yàn)楸憩F(xiàn)出更強(qiáng)種群優(yōu)勢(shì),而得到繁衍生息的機(jī)會(huì)。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期演化,隨著動(dòng)物分化程度越來(lái)越高,繁殖策略不斷更新,個(gè)體再生能力自然而然變得更弱。個(gè)體再生能力變差之后,體現(xiàn)出來(lái)的便是衰老。
當(dāng)然,種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)也促使著這個(gè)過(guò)程的發(fā)生發(fā)展。
當(dāng)親代生下第一批子代,這些年輕、健康、強(qiáng)壯、繁殖能力強(qiáng)的子代,不僅和親代是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系和第二批、第三批子代也是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。
當(dāng)然,競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的強(qiáng)弱,取決于內(nèi)部資源的大小。
然而隨著每一次種群瓶頸的到來(lái),競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系都會(huì)白熱化。
對(duì)于衰老程度足夠高的親代,不僅它們自身競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)年輕的后代,繁殖能力下滑后產(chǎn)生的新后代競(jìng)爭(zhēng)能力也會(huì)更低。
在不斷淘汰的過(guò)程中,演化壓力會(huì)促使種群朝著成本更低的方向發(fā)展:
衰老的親代不僅不會(huì)高成本的逆轉(zhuǎn)干細(xì)胞,還會(huì)喪失繁殖能力,繁殖能力喪失后還會(huì)加速衰老和死亡。大多數(shù)昆蟲(chóng)正是這種狀態(tài)的極端表現(xiàn),交配/繁殖后即塵歸塵、土歸土。
雖然大多數(shù)脊椎動(dòng)物表現(xiàn)會(huì)好一些,但繁殖能力喪失后,往往都會(huì)快速衰老和死亡。人類(lèi)同樣具有這樣的規(guī)律(尤其是女性)。
人類(lèi)衰老后之所以還有長(zhǎng)達(dá)1/3的壽命,則可能源于隔代照顧和知識(shí)傳承的演化壓力。
- 見(jiàn)“祖母假說(shuō)” 。
正是因?yàn)樽哟?jìng)爭(zhēng),高分化的動(dòng)物才沒(méi)有保留或發(fā)展出高再生能力,反而保持甚至促進(jìn)衰老和死亡的發(fā)生。
從某種意義上來(lái)說(shuō),一個(gè)人的生、老、病、死的本源動(dòng)力,都是來(lái)源于數(shù)億年演化壓力,對(duì)基因一代代的不斷雕刻。
參考
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