03.02 「物种」壮士断腕?死而复生?-拥有再生能力的水下生物(下)

在上一期文章中,我们看过了再生断腕的章鱼、危急时刻丢掉内脏的海参、仅用一只腕就能重生整个身体的海星、重生眼柄的海螺等等……

然而,海洋里拥有超强再生能力的生物不仅仅只有这些!

螃蟹、海豚、海鞘、斑马鱼,甚至鲨鱼这种大家伙,他们的再生机制又是怎样的?继续来跟潘大妞一起涨知识!



螃蟹

螃蟹在遇到危险的时候,会自行断臂求生。它们一边逃跑一边轻松地卸下自己的一只“腿”留给对方当美食,然后趁机逃遁。卸腿保命,还那么从容的,真是第一次见呢。除了危机时刻无奈卸腿的情况,当螃蟹的螯受伤或者坏死时,它们也会主动抛弃这个残肢,然后等待新的鳌慢慢长出来,而不再退壳的螃蟹的鳌如果掉了就不会再长出来了。


「物种」壮士断腕?死而复生?-拥有再生能力的水下生物(下)


海豚

「物种」壮士断腕?死而复生?-拥有再生能力的水下生物(下)

再来说说大型哺乳动物海豚在海里面最大的敌人之一是鲨鱼,它们常常受到鲨鱼的攻击,据统计在澳洲附近海域生活的海豚70%- 80%有被鲨鱼咬过,有时它们会被咬出足足有一个篮球大小的伤口,尤其是鲨鱼的牙齿附着着非常多的细菌及有害微生物,极易造成感染。如此大的伤口是足以要了人的命的,但发生在海豚身上,不仅不会流血而死,不会感染而死,也没有太过痛苦无法行动而死,它们竟可以在没有任何外部治疗的情况下,在几周时间内自愈,且不留下伤疤和后遗症。

首先海豚是依靠控制身体血流分布以及水压来止血,它们可以减少甚至切断自身血流流向一些不太重要的的部位,像是受伤的地方,帮助血液更快凝结,外加潜入深海中利用外部水压来减少血液流失。

海豚的皮肤及脂肪层中含有天然的抗菌消炎物质,可以防止伤口感染。海豚体内的生长激素可以促进干细胞的生成,这些修复能力极强的干细胞可以促使组织细胞快速分化生长,迅速修复受伤部位组织,在几周之内可以使伤口完全复原。

更神奇的是,通常动物在受伤后都会有痛感,对之后的行为会有一定影响,海豚被证实是有明显痛感的,但它们的脂肪层似乎可以分泌一种类似于吗啡的物质来帮助它们止痛,就算身体上出现了篮球大小的伤口,它们也并没有明显的疼痛反应,行为和捕食能力也没有显著变化。

鲨鱼

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通常人们认为越是活得久,体积大的生物越高发癌症,因为那意味着更多的细胞,有更多基因突变的几率,时间越久导致越多DNA损害老化。然而已经在地球上存在超过4亿年的鲨鱼拥有非常强大的基因,平均寿命70年以上,身体庞大,且身处食物链顶端,却有着超低的癌症率。

有一个谣言可能一直流传至今—鲨鱼不会得癌症,服用鲨鱼软骨可以抗癌。此结论一出,鲨鱼软骨制品一度销售火爆,造成鲨鱼被大量捕杀。最早提出这个结论的“鲨鱼疗法之父”兰斯博士也承认鲨鱼可以抗癌的结论仅基于有限的几次实验结果,事实上鲨鱼和其他脊椎动物一样都会出现良性或恶性肿瘤,包括软骨组织癌症。

科学家通过对大白鲨的基因分析发现,相比人类的23对染色体,大白鲨拥有将近两倍—41对染色体,这意味着鲨鱼DNA中携带的一些生存的密码是我们人类没有的。4亿年的进化让鲨鱼拥有对策来维持基因组的稳定,不像人类一样易患癌症及老年病,食用鲨鱼制品并不能让人类拥有鲨鱼修复自身DNA的能力(就像我们小时候可能听过爷爷奶奶说吃猪脑可以补脑一样荒谬……)

「物种」壮士断腕?死而复生?-拥有再生能力的水下生物(下)
「物种」壮士断腕?死而复生?-拥有再生能力的水下生物(下)

鲨鱼也同样可以快速愈合伤口,直到1993年人们才发现鲨鱼组织中有一种天然的凝血剂量,促进伤口部位血液凝结,以及一种特殊的物质--角鲨胺(Squalamine),可以杀菌,抗病毒,以及抑制血管生成。带正电荷的角鲨胺分子进入细胞后,能够特异性地与带有负电荷的细胞膜内侧像纽扣一样连接,并占有那些病毒感染时依赖性黏贴在细胞内膜上的正电荷蛋白质空间位置,从而降低细胞对病毒的易感性。

海鞘

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海鞘也是地球上最古老的物种之一,广泛分布于世界各大洋,形状像是植物,但其实它们属于无脊椎动物,而且十分接近于5亿年前最早的脊椎动物祖先。

海鞘身体中空,外面有一层背囊,也被称为背囊动物。海鞘早期是有脊索的,还有视觉器官和鳃裂及尾部,但发育过程中这些脊椎动物的特征都一一消失,在生物学上称为”逆行变态”。

「物种」壮士断腕?死而复生?-拥有再生能力的水下生物(下)

科学家曾采集海鞘血管样本在显微镜下观察海鞘的整个再生过程,细胞首先聚集成为空心的球形,然后细胞层向内摺叠并且器官逐渐发展,两个星期之后长成成年海鞘,具有生殖能力。其它动物触发再生的讯号是从中央点传送,但是海鞘却可以从许多个位置出现。显见海鞘的再生能力很强。即使只有一条血管存活下来的海鞘,也能再生成整个群体。如此强大的再生能力让他们得以在地球上存活了5亿年之久。

斑马鱼

斑马鱼是脊椎动物中拥有超强自愈再生能力的代表,可以再生出尾鳍,皮肤,心脏,肝脏,甚至感光细胞与视网膜神经。斑马鱼和人类的基因序列有着87%的高度相似性,近年来被广泛应用于生命科学及研究。

当成年斑马鱼的尾鳍被切除95%,切口处迅速被两侧迁移过来的上皮细胞封闭,进而上皮细胞增厚,之间的间质细胞开始分化增殖,逐渐形成胚基,仅用两周的时间就可以迅速再生出完整的尾鳍。

「物种」壮士断腕?死而复生?-拥有再生能力的水下生物(下)

△图片来源于Giorgia Beffagna

斑马鱼的心脏再生机制也为研究人类心细胞再生提供了重要模型。斑马鱼的心脏被切除20%后,并没有影响它们的存活,出血随后迅速凝结,心肌细胞开始大量增殖,在60天后心脏基本完全再生。

有别于其他高等生物的另外一点,斑马鱼的神经组织也具有极强的再生能力。通过对其视网膜再生的研究,发现斑马鱼的一生中视网膜和其他神经组织一直都在不断地进行新老细胞的代谢,当视网膜受到损伤,干细胞被迅速激活,开始分化和增殖出视网膜所需的所有细胞类型。

甚至于斑马鱼的脊髓受损后,都能立刻进行神经元和轴突的再生,恢复脊髓功能。




特别鸣谢▽

海洋生物学者Vivi

- https://blogs.scientificamerican.com/octopus-chronicles/how-octopus-arms-regenerate-with-ease/

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- https://abcnews.go.com/Technology/dolphins-shark-attacks-dolphins-heal-regenerate-wounded-fins/story?id=14165362

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