斷尾再生,美洲短吻鱷也可以!

斷尾再生,美洲短吻鱷也可以!幼年美洲短吻鱷很脆弱,是鳥類、浣熊和其他鱷魚的獵物。一項研究發現,它們的尾巴可以部分再生,而尾巴在移動過程中很重要。
攝影:KEITH LADZINSKI

撰文:ANNIE ROTH
 
  生物學家Kenro Kusumi從郵箱中取出了一個奇怪的包裹,打開后發現是個泡菜罐,里面裝著乙醇和一條看似有點變形的短吻鱷尾巴。
 
  在亞利桑那州立大學的實驗室里,Kusumi的研究內容包括蜥蜴如何再生尾巴。所以,他曾見過不少不同尋常的動物附肢,但2017年10月收到的那個很特別。尾巴變色了,尖端略微分叉,鱗片異常的小。
 
  它看上去像是切斷后重新長出來的,這引起了Kusumi的興趣。很多爬行動物都有尾巴再生的能力,包括壁虎和鬣蜥蜴。但在美洲短吻鱷身上卻沒聽說過,它們可以長到4米,依靠尾巴保持平衡,在水中推著自己前行。
 
斷尾再生,美洲短吻鱷也可以!
 

  Kusumi和同事們分析后確定,這實際上是一條再生的尾巴。研究團隊還研究了另外三種短吻鱷的再生尾巴,研究結果發表于11月的《科學報告》雜志上。他們發現,幼年短吻鱷的尾巴可以長到約23厘米。
 
  “我們很激動,我們知道這個發現很棒,”生物學家、研究合著者Jeanne Wilson-Rawls說道。
 
  美洲短吻鱷是目前已知最大的能斷肢再生的動物。這一發現可以幫助科學家了解這種能力的進化和作用過程,或許有朝一日可以用于人類的再生醫學。
 
兩條尾巴的故事
 
  所有動物都有某種程度通過再生修復傷口的能力,但有一定的范圍。比如,哺乳動物可以再生少量皮膚、血管和小神經,但無法再生四肢。其他動物,比如墨西哥鈍口螈不僅能再生骨骼和器官組織,還能以幾乎完全相同的精度,重獲失去的肢體。
 
  一些爬行動物能重新長出尾巴,但和原來的比,有時稍遜一籌。例如,一只綠安樂蜥為了躲避捕食者甩掉尾巴后,再生的尾巴靠軟骨而非骨頭來增強。這在進化方面更有利,因為與軟骨再生相比,骨骼再生需要更多的時間和精力。
 
  Kusumi的團隊檢查了4條再生的美洲短吻鱷尾巴,它們來自被路易斯安那州野生動物及漁業部門實施安樂死的有害的短吻鱷(他收到的第一份“神秘”包裹就是這里寄出的)。它們都來自幼年短吻鱷。
 
  為了檢查尾巴的解剖結構,研究人員用上了X光機、磁共振成像和傳統解剖。他們發現,短吻鱷的再生能力介于蜥蜴和哺乳動物之間。
 
  “我們發現再生的短吻鱷尾巴和蜥蜴尾巴之間有很多相似之處,包括軟骨結構、鱗片圖案和(不匹配的)顏色。我們還看到了周圍神經和血管再生,”研究首席著者、剛從亞利桑那州立大學獲得博士學位的Cindy Xu說。她現在正在馬薩諸塞州綜合醫院研究肌腱再生和修復。
 
  “但真正讓我們驚訝的是,短吻鱷的骨骼肌沒有再生,”Xu說。動物通過收縮和放松骨骼肌,控制身體運動。她表示,很難想象沒有這種肌肉,因為蜥蜴甚至一些哺乳動物都有再生這種肌肉的能力。
 
  這些短吻鱷尾巴缺少骨骼肌的確切原因尚不清楚,但研究人員懷疑這可能與保存能量有關。
 
  “組織再生是一件非常耗能的事情,”Xu說:“如果把所有精力都投入結構的完美再生,那么在發育等其他更重要的事情方面,就會精力不足。”
 
堅韌的美洲短吻鱷
 
  Kusumi和同事是最早確認美洲短吻鱷再生能力的人,不過包括北佛羅里達大學的生物學家Adam Rosenblatt在內,一些專家一直懷疑幼年短吻鱷能斷尾再生。
 
  “關于尾巴再生,我見過短吻鱷和野外其他親緣物種的相關討論,”Rosenblatt說:“短吻鱷的適應能力很強。它們能承受住免疫系統和身體上的傷害。”
 
  雖然美洲短吻鱷比大部分動物更堅韌,不過幼年時還是很脆弱的,Rosenblatt說,“幾乎所有捕食者都對它們虎視眈眈”,包括鳥類、浣熊,甚至其他鱷魚,甚至失去部分尾巴可能破壞它們捕獵和躲避捕食者的能力。
 
  Rosenblatt說,對于短吻鱷而言,擁有斷尾再生的能力“顯然有好處”。
 
  雖然目前只發現幼年短吻鱷能重新長出尾巴,成年鱷魚可能也可以,Kusumi說:“我們的合作者還沒有見過重新長出大尾巴的成年短吻鱷,但這并不意味它們不會。”
 
下一個是誰
 
  Rosenblatt說,幼年的美洲短吻鱷這么大的爬行動物也能重新長出尾巴,這一發現提出了一些新問題:在27種鱷魚、短吻鱷、凱門鱷和恒河鱷中,這種特征是否普遍存在。
 
  “我想知道它們中有多少具有這種能力,”他說。確定這一點可以幫助科學家更好地了解這種現象在鳥類和恐龍身上的進化情況。
 
  “恐龍和短吻鱷的祖先都具有這種特征,但鳥類沒有,那么問題來了:它是什么時候消失的?”Kusumi說:“恐龍有斷尾再生的能力嗎?這個問題仍有待研究。”
 
  發現美洲短吻鱷斷尾再生的能力,可以幫助科學家研究人類如何再生組織或失去的身體部分。
 
  “到目前為止,與人類相比,用于再生研究的(動物)相對較小,”Xu說:“由于短吻鱷體型較大,這有助于我們了解體型和體重對再生能力的影響。”
 
(譯者:Sky4)
 
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