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断尾再生,美洲短吻鳄也可以!

断尾再生,美洲短吻鳄也可以!幼年美洲短吻鳄很脆弱,是鸟类、浣熊和其他鳄鱼的猎物。一项研究发现,它们的尾巴可以部分再生,而尾巴在移动过程中很重要。
摄影:KEITH LADZINSKI

撰文:ANNIE ROTH
 
  生物学家Kenro Kusumi从邮箱中取出了一个奇怪的包裹,打开后发现是个泡菜罐,里面装着乙醇和一条看似有点变形的短吻鳄尾巴。
 
  在亚利桑那州立大学的实验室里,Kusumi的研究内容包括蜥蜴如何再生尾巴。所以,他曾见过不少不同寻常的动物附肢,但2017年10月收到的那个很特别。尾巴变色了,尖端略微分叉,鳞片异常的小。
 
  它看上去像是切断后重新长出来的,这引起了Kusumi的兴趣。很多爬行动物都有尾巴再生的能力,包括壁虎和鬣蜥蜴。但在美洲短吻鳄身上却没听说过,它们可以长到4米,依靠尾巴保持平衡,在水中推着自己前行。
 
断尾再生,美洲短吻鳄也可以!
 

  Kusumi和同事们分析后确定,这实际上是一条再生的尾巴。研究团队还研究了另外三种短吻鳄的再生尾巴,研究结果发表于11月的《科学报告》杂志上。他们发现,幼年短吻鳄的尾巴可以长到约23厘米。
 
  “我们很激动,我们知道这个发现很棒,”生物学家、研究合著者Jeanne Wilson-Rawls说道。
 
  美洲短吻鳄是目前已知最大的能断肢再生的动物。这一发现可以帮助科学家了解这种能力的进化和作用过程,或许有朝一日可以用于人类的再生医学。
 
两条尾巴的故事
 
  所有动物都有某种程度通过再生修复伤口的能力,但有一定的范围。比如,哺乳动物可以再生少量皮肤、血管和小神经,但无法再生四肢。其他动物,比如墨西哥钝口螈不仅能再生骨骼和器官组织,还能以几乎完全相同的精度,重获失去的肢体。
 
  一些爬行动物能重新长出尾巴,但和原来的比,有时稍逊一筹。例如,一只绿安乐蜥为了躲避捕食者甩掉尾巴后,再生的尾巴靠软骨而非骨头来增强。这在进化方面更有利,因为与软骨再生相比,骨骼再生需要更多的时间和精力。
 
  Kusumi的团队检查了4条再生的美洲短吻鳄尾巴,它们来自被路易斯安那州野生动物及渔业部门实施安乐死的有害的短吻鳄(他收到的第一份“神秘”包裹就是这里寄出的)。它们都来自幼年短吻鳄。
 
  为了检查尾巴的解剖结构,研究人员用上了X光机、磁共振成像和传统解剖。他们发现,短吻鳄的再生能力介于蜥蜴和哺乳动物之间。
 
  “我们发现再生的短吻鳄尾巴和蜥蜴尾巴之间有很多相似之处,包括软骨结构、鳞片图案和(不匹配的)颜色。我们还看到了周围神经和血管再生,”研究首席著者、刚从亚利桑那州立大学获得博士学位的Cindy Xu说。她现在正在马萨诸塞州综合医院研究肌腱再生和修复。
 
  “但真正让我们惊讶的是,短吻鳄的骨骼肌没有再生,”Xu说。动物通过收缩和放松骨骼肌,控制身体运动。她表示,很难想象没有这种肌肉,因为蜥蜴甚至一些哺乳动物都有再生这种肌肉的能力。
 
  这些短吻鳄尾巴缺少骨骼肌的确切原因尚不清楚,但研究人员怀疑这可能与保存能量有关。
 
  “组织再生是一件非常耗能的事情,”Xu说:“如果把所有精力都投入结构的完美再生,那么在发育等其他更重要的事情方面,就会精力不足。”
 
坚韧的美洲短吻鳄
 
  Kusumi和同事是最早确认美洲短吻鳄再生能力的人,不过包括北佛罗里达大学的生物学家Adam Rosenblatt在内,一些专家一直怀疑幼年短吻鳄能断尾再生。
 
  “关于尾巴再生,我见过短吻鳄和野外其他亲缘物种的相关讨论,”Rosenblatt说:“短吻鳄的适应能力很强。它们能承受住免疫系统和身体上的伤害。”
 
  虽然美洲短吻鳄比大部分动物更坚韧,不过幼年时还是很脆弱的,Rosenblatt说,“几乎所有捕食者都对它们虎视眈眈”,包括鸟类、浣熊,甚至其他鳄鱼,甚至失去部分尾巴可能破坏它们捕猎和躲避捕食者的能力。
 
  Rosenblatt说,对于短吻鳄而言,拥有断尾再生的能力“显然有好处”。
 
  虽然目前只发现幼年短吻鳄能重新长出尾巴,成年鳄鱼可能也可以,Kusumi说:“我们的合作者还没有见过重新长出大尾巴的成年短吻鳄,但这并不意味它们不会。”
 
下一个是谁
 
  Rosenblatt说,幼年的美洲短吻鳄这么大的爬行动物也能重新长出尾巴,这一发现提出了一些新问题:在27种鳄鱼、短吻鳄、凯门鳄和恒河鳄中,这种特征是否普遍存在。
 
  “我想知道它们中有多少具有这种能力,”他说。确定这一点可以帮助科学家更好地了解这种现象在鸟类和恐龙身上的进化情况。
 
  “恐龙和短吻鳄的祖先都具有这种特征,但鸟类没有,那么问题来了:它是什么时候消失的?”Kusumi说:“恐龙有断尾再生的能力吗?这个问题仍有待研究。”
 
  发现美洲短吻鳄断尾再生的能力,可以帮助科学家研究人类如何再生组织或失去的身体部分。
 
  “到目前为止,与人类相比,用于再生研究的(动物)相对较小,”Xu说:“由于短吻鳄体型较大,这有助于我们了解体型和体重对再生能力的影响。”
 
(译者:Sky4)
 
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