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神奇的再生

2015-03-20 09:15倪顯麗
科學(xué)大眾(中學(xué)) 2015年1期
關(guān)鍵詞:真皮毛囊毛發(fā)

倪顯麗

獨(dú)特的技能

非洲刺毛鼠為了逃脫天敵追捕,它們自愿舍棄自己的小塊皮膚來換取性命。設(shè)想一下:饑餓的狐貍正洋洋得意,它又逮住了一只毛茸茸的小動物。然而,“滋溜”獵物就像一塊肥皂一樣,從狐貍的利爪下滑走了。狐貍很錯(cuò)愕,它的利爪下只留下了一小塊皮毛,而刺毛鼠早已逃之夭夭。

美國佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員首先發(fā)現(xiàn),要想捕獲了這種刺毛鼠很難“拿捏”。當(dāng)研究人員想捉住刺毛鼠時(shí),它就會立刻舍棄皮膚,然后溜之大吉。起初,研究人員十分吃驚,非洲刺毛鼠的皮毛竟然如此脆弱,只需用手輕輕一抓,就能扯下一小塊,而且是從外到里,包括表皮、真皮、皮下組織,以及首層肌肉(纖薄的肉樣膜)在內(nèi)的一整塊鼠皮!我們知道,普通老鼠的皮被抓住后,只會如皮筋一樣被拉長。一旦松手,它還會返回到原位。

研究人員發(fā)現(xiàn)普通老鼠的皮膚抗拉扯韌性竟然是它們非洲表親刺毛鼠的20倍。然而,這兩種動物的真皮都是由同一種蛋白質(zhì)構(gòu)成。起初,他們對于這一現(xiàn)象百思不解。隨著研究的深入,研究小組發(fā)現(xiàn),非洲刺毛鼠和家鼠的區(qū)別也許并不在于它們的皮膚,而在于它們的毛!之所以叫“非洲刺毛鼠”,是因?yàn)樗鼈儽巢康拿l(fā)很硬。但問題關(guān)鍵并不在表露的毛發(fā),而是隱匿真皮的深處。皮膚的所有力學(xué)特性,尤其是韌性,皆與混合各種纖維的皮有關(guān)。其中,有一種非常特殊的結(jié)構(gòu)名叫“毛囊”,毛發(fā)正是從那里生長出來的。非洲刺毛鼠的毛囊比它們實(shí)驗(yàn)室表親的毛囊大得多:也就是說,它們的毛囊以及伴生的皮脂腺都占據(jù)著更大的空間;反過來就意味著維系皮膚連接的纖維所擁有的空間很小。因此它們的真皮非常脆弱,動不動就掉下一塊!

如何忍受傷痛?

非洲刺毛鼠可以舍棄背部 60 %的皮膚,相當(dāng)于你頸后到肋下的所有皮膚!可想而知,如果這種情況發(fā)生在你身上,你就必須立刻被送去“急救”了。因?yàn)槠つw和你的腎臟、肝臟一樣,也是你身體的器官。你可以觸摸到的表皮,是你身體抵御外界環(huán)境的第一道屏障。這些細(xì)胞不但可以避免不速之客入侵你的機(jī)體,也可防止你身體的水分流失。沒有這一層保護(hù),你將迅速脫水,且難以抵御對外界的各種侵襲。

的確,皮膚脫落不僅帶來傷痛,還會導(dǎo)致各種感染。非洲刺色鼠舍棄皮膚的做法看來相當(dāng)?shù)挠薮?。但神奇的是,它們似乎有超?qiáng)的免疫力。在研究人員觀察的所有實(shí)驗(yàn)室個(gè)體中,沒有一例發(fā)生傷口感染。研究小組認(rèn)為,刺毛鼠可能擁有一種特殊的抗菌蛋白,或是一個(gè)無比強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)。要知道,如果我們受傷如此嚴(yán)重,我們通常會性命堪憂!

只需一個(gè)月

既然敢如此輕易地舍棄,那它們也一定可以再生這些皮膚。肌肉一旦暴露在外,愈合的工作就立馬開始。首先是止血和結(jié)痂,結(jié)痂的下面,所有組織將會逐漸復(fù)原。3天后,能夠抵御外界攻擊的全新細(xì)胞層已經(jīng)形成,傷口完全被其掩蓋:這個(gè)速度是其他老鼠的3倍!在這段時(shí)間里,傷口的邊緣不斷收縮。兩周內(nèi),95%的傷口將愈合,只有中心區(qū)域還留有一些損傷。

對哺乳動物來說,傷口能夠愈合并不稀奇,但非洲刺毛鼠做得更好:它們擁有再生能力。人類受傷的傷口也會愈合,但它們會留下傷疤。刺毛鼠再生的關(guān)鍵在于,傷口愈合后不會留下疤痕。痂蓋的下面,構(gòu)成真皮的主要物質(zhì)——膠原蛋白與彈性蛋白纖維會重新生成。一般哺乳動物的修復(fù)比較簡單,皮膚隨機(jī)生成一層致密的纖維,它就是我們的疤痕。但非洲刺毛鼠不同,它們真皮中的新纖維會定向生長,血管和神經(jīng)末稍也將會再生。不到一個(gè)月,它們的皮膚就完好如初。我們傷后愈合的新皮膚不會再長出毛發(fā),因?yàn)闊o法像非洲刺毛鼠的真皮那樣重現(xiàn)毛囊。這樣刺毛鼠原先受傷的區(qū)域能夠重新生長出毛發(fā)。當(dāng)你再次看到它們,你絕不會想到它們曾經(jīng)傷痕累累。

擁有再生能力的哺乳動物十分少見,非洲刺毛鼠的再生能力是否僅僅局限于皮膚。研究小組為了找到答案,他們給實(shí)驗(yàn)室的刺毛鼠打了幾個(gè)耳洞。同樣,沒過多久,耳洞愈合了,所有先前消失的組織都獲得了再生:皮膚、毛發(fā)、脂肪細(xì)胞,甚至還有軟骨!說到復(fù)雜多樣的新組織再生,我們不得不提火蠑螈和墨西哥鈍口螈的表現(xiàn)。它們甚至可以完美地再生一條斷肢。在斷肢處將會生成一些特殊的細(xì)胞,這些細(xì)胞不斷增生,逐漸演變成骨細(xì)胞、肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、皮膚細(xì)胞,最終成為一條新肢。非洲刺毛鼠是否也擁有可以生成任何組織的相似細(xì)胞呢?非洲刺毛鼠耳朵愈合的過程中,確實(shí)發(fā)生了—些令人驚訝的細(xì)胞增生:其毛囊再生的過程,與胚胎發(fā)育機(jī)制無異。盡管如此,非洲刺毛鼠奇跡般的再生能力,還存有諸多細(xì)節(jié)有待研究。

謎團(tuán)仍未解開

放棄自己身體一部分為了求生,在動物世界里這是一種普遍行為。甚至這種行為還有一個(gè)專有名詞“自割”。比如,蜥蜴在緊急情況下會舍棄它們的尾巴。而且,許多動物具備再生能力:斑馬魚、水螅、蠑螈等。但哺乳動物物的情況有所不同,除了非洲刺毛鼠,其他物種并不以此見長。當(dāng)然,人類并非完全沒有修復(fù)能力,你能夠有限“再生”。生活中,我們的皮膚很容易被割破,但我們并沒有渾身都是傷疤!顯然,我們沒有金剛那樣的超強(qiáng)恢復(fù)能力,身體只能應(yīng)付既不太大又不太深的傷口,損壞區(qū)域周邊的存活組織將會迅速彌合傷口。如果傷得更嚴(yán)重一些,你的機(jī)體就會為你留下一道傷疤。如果你的皮膚受到了深層大面積破壞,由于傷勢過重,傷口將無法自行愈合,傷口的面積也不會自行縮小。對我們?nèi)祟悂碚f,憑空修復(fù)大面積的皮膚需要的時(shí)間太長,因此,我們不得不在外科醫(yī)生的幫助下,將健康區(qū)域的皮膚植入損壞區(qū)域內(nèi),甚至有時(shí)候,一些傷口永遠(yuǎn)無法愈合!

然而,人類的每個(gè)器官各不相同,其中有一些的恢復(fù)能力很強(qiáng):人類肝臟被摘除一小塊后,將會對缺損部分進(jìn)行自我修復(fù),肝臟最終將恢復(fù)到原始大小。我們可以利用修復(fù)能力較強(qiáng)的器官的細(xì)胞來彌補(bǔ)其他器官修復(fù)能力的不足。比如,牙齦細(xì)胞的恢復(fù)能力比普通皮膚細(xì)胞更強(qiáng),因此它們可以幫助傷口修復(fù)表皮和真皮。盡管相對于非洲刺毛鼠既快速又不留后遺癥的愈合能力,我們確實(shí)存有差距,但一些科學(xué)家認(rèn)為,我們同樣擁有潛在的處于休眠狀態(tài)的再生能力。事實(shí)上當(dāng)哺乳動物仍處于胚胎期的時(shí)候,它們的傷口完全可以自行愈合,并且不留任何傷疤。目前,科學(xué)家不清楚為什么人類出生后這種能力就消失了。

通過詳細(xì)研究非洲刺毛鼠的再生機(jī)能。我們一定會對自己的潛能了解的更深。研究人員已經(jīng)找到了蛛絲馬跡,促使非洲刺毛鼠毛囊再生的基因已經(jīng)被找到。如果,這一線索得到證實(shí),那么將來,只需要在恰當(dāng)時(shí)候開啟或關(guān)閉相關(guān)基因,我們就能幫助包括人類在內(nèi)的其他動物再生已被破壞的身體組織。當(dāng)然我們還需要更多的研究才能證實(shí)非洲刺毛鼠是否可助再生醫(yī)學(xué)一臂之力。

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