蝾螈为啥会再生（生物学家已经了解了蝾螈如何再生大脑）

蝾螈是一种能够以幼虫形式繁殖的两栖动物，具有惊人的再生能力。在一篇新文章中，科学家们阐明了蝾螈设法恢复大脑的分子机制，即使在去除了大脑的重要部分后也是如此。

蝾螈，墨西哥蝾螈幼虫

蝾螈本身就是一种了不起的动物，因为它是无尾两栖动物 Ambystoma ( Ambystoma mexicanum )的新生形式。这意味着在进化过程中，蝾螈学会了繁殖，在发育的幼虫阶段徘徊，没有变态，从而变成了成虫。

然而，独特的两栖动物还有另一个“超能力”——我们正在谈论它的神奇再生。蝾螈不仅可以治愈严重的伤口，而且可以重新长出失去的四肢、尾巴、心脏甚至大脑。这也是为什么这种蝾螈的近亲成为生物学研究的热门对象。

与此同时，蝾螈因其异国情调的外观和非常漂亮的口吻“表情”而在玻璃容器所有者中广受欢迎。

在领先的科学杂志《科学》的一篇新文章中，科学家们描述了蝾螈再生的分子机制，即其受损的大脑。这一次，他的照片甚至出现在这本著名出版物的封面上。

两栖动物重建最复杂器官的可能性并不新鲜：生物学家早在 1964 年就知道了这一点。然后有可能表明，一个大的蝾螈并不害怕失去部分大脑（甚至是相当大的大脑），因为它恢复得很快。

蝾螈登上《科学》杂志封面

与此同时，生物学家认为，蝾螈无法完全重建丢失的脑组织结构。

这个问题由一份新出版物的作者提出——来自苏黎世联邦理工学院（瑞士）和分子病理学研究所（奥地利）的研究人员，他们在分子水平上研究组织再生过程。在这种情况下，他们感兴趣的是蝾螈是否可以重建其大脑被切除部分的所有不同类型的细胞——也就是说，新器官是否在结构上是完整的。

作者彻底解决了这个问题 - 早些时候他们甚至发表了这种两栖动物大脑的解剖图谱。结果，许多关于其再生能力的原因以及关于Ambystoma mexicanum物种的进化历史的新事物都为人所知。

为了准确了解他们正在处理的组织和细胞并获得正在发生的事情的高分辨率图片，生物学家转向了单细胞转录组学方法（单细胞 RNA 测序，scRNA-seq）。

与研究神经元的形态甚至它们的生化标记不同，这种技术非常准确。在不同的细胞中，特定基因在某个时间点起作用——这可以通过使用 scRNA-seq 分析的 RNA 分子来判断。

这种先进的技术以前曾被应用于鱼类、爬行动物、老鼠和人类，但没有应用于两栖动物——一份新的出版物填补了这一空白。

作者将注意力集中在大脑的特定部分，即所谓的端脑或端脑。在人类和其他哺乳动物中，这个部分包括负责最复杂的行为和认知功能的大脑半球。

在进化过程中，端脑发生了很大的变化——它变得更大更复杂。然而，在所有脊椎动物中，它都有一个共同的起源，因此，通过以蝾螈为例研究它的发育过程，我们还将了解人类大脑的进化过程。

作者将单细胞转录组学应用于端脑中的各种细胞，包括未分化的成神经细胞。它们要么自我复制，要么成为新的神经元——换句话说，多亏了它们，神经细胞得以成功恢复。

因此，生物学家已经弄清楚了当祖细胞变成神经元时，哪些基因在祖细胞中是活跃的。事实证明，这种分化是通过以前不为人知的特殊中间细胞阶段发生的。在去除了部分蝾螈端脑后，科学家们观察了它的再生 12 周，并通过其中基因表达的特征模式注意到新细胞群的出现。

事实证明，蝾螈确实成功并完全恢复了受损甚至部分丢失的大脑的组织——为此，两栖动物对大脑再生过程进行了复杂的多阶段调节。

在再生的第一阶段，祖细胞的数量增加，其中一些开始伤口愈合。在第二阶段，这些细胞开始分化成神经母细胞。在第三阶段和最后阶段，成神经细胞会产生与原始神经元完全匹配的特化细胞 - 蝾螈恢复成熟的大脑。