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举个栗子:我们能像水螅一样“原地复活”吗?

日报 举个栗子 2年前 (2017-12-31) 280次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:我们能像水螅一样“原地复活”吗?

前几天的知道日报,发过一篇题为《碾成渣渣,还能满血复活的神奇动物》的文章(http://zhidao.baidu.com/daily/view?id=413)。碾成渣渣还能满血复活?这听上去确实很神奇,不是吗?

我们不禁要问,水螅的这种超能力是如何做到的呢?其实,除了水螅有着牛叉的再生能力外,类似的生物还有涡虫(有生物系的“变态”们以把涡虫头劈成两半制造双头涡虫为乐……)、海星(剁碎了扔海里每一块都能长出一只新的)等等。最常听到的是蚯蚓,切成两半可能变成两条……

这些都是多细胞生物的故事。如果把这个故事转嫁到单细胞生物上就一点也不神奇了:它们自身就只有一个细胞,每一次分裂产生一个新的自己。这就是永生啊对不对?不过对于单细胞而言,这其实是某种无性生殖。

按照进化论的观点,生物是由单细胞进化为多细胞的。这就意味着我们能找到介乎于单细胞和多细胞之间的生命。实际上我们也找到了。细胞性黏菌是一类介乎于真菌和动物之间的生物,它(或者说它们?)在刚从孢子萌发的时候是自由的单一细胞,并靠吃细菌为生。此时它们可以自己分裂繁殖。但是当食物耗尽时,许多原本分开生活的单一细胞会聚集在一起,形成一个长相类似蛞蝓而且可以爬行移动的大家伙(对于单细胞生命来说蛞蝓真是大得不得了的东西呀……不知道蛞蝓是什么的请自行脑补没有壳的蜗牛)。此时里面的部分细胞可以进行有性生殖产生新的单细胞个体(还真是混乱那)。

举个栗子:我们能像水螅一样“原地复活”吗?

那么,我们把这一团黏菌们切成无数个细胞会怎么样呢?要知道,这些细胞本来就是“临时搭伙”在一起的,其实随便哪一个单独过日子都可以分裂出这样一大团细胞来。

所以从这个角度来看,单个细胞具有生成整个生命体的能力似乎并不奇怪。

一群单细胞决定搭伙过日子,慢慢地分工越来越细化,就难以离开彼此了——它们变成了多细胞生物。虽然这不是特别严谨的解释,但确实生物越原始,它保留的再生能力就越强。

关于再生的“限度”生物界似乎有着神奇的机制。某种由八个细胞构成的多细胞藻类,它的样子就是八个一样的细胞上四个下四个挤成一团……(我实在忘了它叫啥,这个段子具体请见普通生物学,陈阅增写的那个,封面有天鹅的那个啊,不是封面有海星的“陈阅增普通生物学”啊)生物学家们嫌它们抱太紧于是强行把它们分开……如果分成八个细胞的话,每一个细胞都分裂成为一的新的有八个细胞的小球球个体!

不过,如果从八个细胞里面分离一个,又会怎么样呢?

——————我是让你猜猜看的分隔线——————

答案是,剩下的七个细胞们派一个代表分裂一下凑成八个细胞的个体,而被分离出来的一个细胞自己分裂成了八个细胞,成为一个新个体。有趣哦,为什么不会分裂成八个以上的细胞呢?我也不是很清楚其中的奥妙,不过这相当于你砍一个指头下来,不但你会长出来一个新的指头,指头也会长出来一个新的你……

显然指头不会这样。

这说明对于我们这些比较高端大气上档次的多细胞生物而言,再生反而变成了一件比较困难的事。

这是为啥呢?为啥我切个指头下来,指头不能长出来个人呢?

当然是因为指头不会吃不会喝没有心脏血液无法循环没有肺无法交换供氧……悲催的指头离开身体根本无法活下来,您还指望它长出来个人?指头的分工除了拿东西以外,剩下的都需要身体的其他部分“包养”。

在多细胞生物中,分工越细化的细胞再生能力越弱。神经细胞再生相当不容易,以至于有段时间人们认为它们无法再生。我们的细胞们分工太专一了,太明确了。它们已经不能独立地活下来。分工明确的代价是它们失去了自由。

这也只是一个通俗的形容。如果要想了解更多这方面的东西,你需要知道一个新名词:细胞分化。细胞分化是同一来源的细胞逐渐发生各自特有的形态结构、生理功能和生化特征的过程。其结果是在空间上细胞之间出现差异,在时间上同一细胞和它以前的状态也有所不同。

比如说,人是由一个受精卵分裂而来的,但现在的你并不是一大堆受精卵聚集在一起的样子。恰恰相反,我们脑内的神经细胞、耳朵的软骨细胞以及我们脚后跟的上皮细胞都毫不相同。可是它们确实是从同一个细胞分裂而来的,它们有着相同的基因型。造成它们不相同的机制叫做细胞分化。

细胞分化的特点主要可以概括成四点:

1.持久性:细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中,在胚胎期达到最大程度

2.稳定性和不可逆性:一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡

3.普遍性:生物界普遍存在,是生物个体发育的基础

4.遗传物质不变性:细胞分化是伴随着细胞分裂进行的,亲代与子代细胞的形态、结构或功能发生改变,但细胞内的遗传物质不变。

正常情况下,细胞分化是稳定、不可逆的。一旦细胞受到某种刺激发生变化,开始向某一方向分化后,即使引起变化的刺激不再存在,分化仍能进行,并可通过细胞分裂不断继续下去。这句话的意思是,如果有哪个细胞不幸分化成了脚后跟的上皮细胞,它也只能一直做脚后跟的上皮细胞了。

虽然有例外,但大多数情况下是这样的。

并且在人体内,不是每个细胞都保留了分裂的能力。那些保留分裂能力的细胞叫做干细胞。当然,还有一部分私自变得无限分裂的细胞叫做癌细胞……癌细胞向我们展示了分裂限制被打破后的恶果。

那么干细胞是否能够解决一切医学问题呢?

有兴趣的话先来了解干细胞吧!自行查找干细胞家族成员:全能干细胞(分裂出来的后代可以随便分化)、专能干细胞(分裂出来的后代只可以向一个方向分化)和多能干细胞(分裂出来的后代只可以向几个方向分化)。

理论上,全能干细胞可以通过分裂和分化生成一个新的个体。

但是医学方面问题的解决不是弄出来一个新个体啊……如何让这些细胞长出来我们想要的东西?这需要严密地控制它们的分化。科学家们曾让细胞们在小鼠背上长出耳朵,但那个“耳朵”事实上里面是一个耳朵形状的架子,和真的耳朵还有区别。长出来新的器官是美好的愿望,但我们离它真的很远很远。

单纯注射干细胞的效果尚未有依据,非法干细胞治疗方面我国在国际上倒是臭名昭著。

无限分裂技能相当可怕,因为这和癌细胞的能力是一样的。没有控制的情况下谁也不知道这些细胞会长成什么东西?据以色列科学家日报道,一个绝望的以色列家庭为了挽救患有致命脑疾的儿子,参加了高风险的婴儿胚胎干细胞注射实验性治疗。结果显示,注射导致男孩的大脑和脊髓中都出现了肿瘤。这是首个关于接受注射胚胎干细胞治疗后引发脑瘤的报告记录。据报道,接受治疗的以色列男孩患有非常罕见的致命性遗传疾病“共济失调毛细管扩张”。该病导致大脑病情恶化,男孩肿瘤组织进行了化验,并得出结论:肿瘤是由注射进身体的干细胞导致。而且由于患病男孩免疫力低下,他的身体只能任由癌细胞生长。对此宾夕法尼亚大学的干细胞科学家埃尔哈特博士提醒说:“干细胞不是药品,他们可能以各种方式发生改变,人们仍需要等待进一步验证。”

当然,更大的可能是不会长出来什么东西。这些细胞离体后必须在苛刻的环境下生存,输入体内也有可能被免疫细胞清除掉。这种情况叫做移植失败。

无论如何,干细胞是生物医学的前沿阵地。使用干细胞治愈疾病的梦想还在被科学家们一步步实现。我们常听到的骨髓移植,目的就是得到骨髓里面的造血干细胞。而保留胎儿脐带血,想保留的也是里面的干细胞。干细胞在血液科已经在造福大众,可喜可贺。

不过有一点估计没多大疑问:干细胞还不能解决所有的医学问题。即使我们使用干细胞治愈了罕有的遗传性疾病,致病基因将依然延续。

干细胞带来的伦理问题也不能忽视:“用指头长出来的你”和原来的你还是一个人吗?如果大脑损伤了,用干细胞培育出来的大脑取代原有大脑后,这个人会保留原有记忆吗?应该把他看成是一个新生命吗?

顺便提一句,《碾成渣渣,还能满血复活的神奇动物》那篇文章中,“留着你的头”涉及了分化的极性问题,也是分化调控的问题之一呢。细胞分裂、分化调控真的是生物学里面非常吸引人的一部分,在科技高速发展的今天,多学习一点前沿知识也是很有意思的事情,不是吗?


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