動物斷尾為何能再生? 中研院破解科學家百年謎團

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陳盈臻 報導
蠑螈
▲為什麼有些動物可以再生一模一樣的組織?這個問題已經困擾生物學家超過百年。(圖/ingimage)

【NOW健康 陳盈臻/台北報導】為何蠑螈、斑馬魚等脊索動物能夠具備強大的再生能力,即使身體少了一截仍可在修復後存活下來,最近中央研究院破解了這個謎團,原來經由調控特定基因的活性,可以改寫「再生記憶」,進而讓斑馬魚新生的尾鰭出現不同的大小和形狀。

 

這是科學家首次證實再生記憶可以被改寫,此基礎研究成果有助於再生醫學的發展。並在11月27日刊登於國際期刊《當代生物學》 (Current Biology),若持續研發,如同電影《死侍》一般,主角身體受損後可以完全恢復成原本的模樣,未來可能成真。

 

中研院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝表示,關於某些動物可以再生相同組織的問題,已經困擾生物學家超過百年。18世紀時義大利生物學家Lazzaro Spallanzani重複切除蠑螈的四肢和尾巴,是第1次提及再生記憶。

 

1、200年後,科學家對於再生記憶的了解仍相當有限。曾有科學家為測試這個現象,在11個月內重複切除斑馬魚的尾鰭27次,結果發現每次新生的尾鰭竟與切除前完全相同。

 

另有科學家在16年間,重複移除同1隻蠑螈的眼球水晶體18次,結論同樣是再生出來的新水晶體和原先的組織完全相同。但對於再生記憶儲存的格式、位置或是記憶提取的方法,直到現在仍然是科學家積極探討的研究課題。

 

陳振輝研究團隊透過大規模隨機基因突變的方法,發現再生記憶受到影響的斑馬魚的作用基轉,找出特定的基因「DNA聚合每阿爾法次單元2(DNA polymerase alpha subunit 2,pola2)」,此基因的活性對細胞遺傳物質的複製分裂有直接的影響。

 

實驗發現,藉由調控pola2的活性就能有效改寫再生記憶,例如,成年斑馬魚在受傷後,再生出縮小版的尾鰭或是魚鱗,不再是原本的模樣。被改寫後的再生記憶可以長期穩定存在,控制將來受傷後新生組織的大小與形狀。

 

中研院研究團隊進一步發現,類似機制也會影響頭索動物,例如,文昌魚和環節動物水蚯蚓的再生反應,在受傷後會長出縮小版的尾巴和頭部體節。相關的細胞及分子調控機制,可能同時控制著脊椎動物和無脊椎動物的再生記憶。

 

這項研究成果不僅發現影響再生記憶的關鍵基因,探討其儲存的位置,更提出了再生記憶提取的新模型。以往認為,再生記憶不可能被改寫,如今這個假說已被重新修正。

 

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