本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
上週，科學界因一項新的研究而沸騰，該研究展示了火蜥蜴和藻類之間獨特的共生關係。加拿大哈利法克斯市達爾豪西大學的瑞安·科爾尼進行的研究發現，斑點鈍口螈的組織內嵌有藻類。這種關係（在鈍口螈還是胚胎時就開始）的確切目的尚不清楚，而且它究竟是真正的共生關係還是傾向於互利共生，目前還沒有定論。
與科爾尼等人所做的研究相關的另一個研究領域，至今仍遙不可及：細胞再生。
真正的細胞再生被稱為科學和醫學研究的“聖盃”——無需移植即可再生細胞、組織和器官的能力。
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蒙特利爾大學的斯特凡·羅伊教授正在研究脊椎動物的組織再生，他表示，真正的再生在人類身上還不可能實現。由於人類的再生能力非常有限，僅限於肝臟和皮膚，羅伊不得不尋找另一種方法來研究這種進化奇蹟。
因此，他研究了一種與斑點鈍口螈相關的物種，即墨西哥鈍口螈，或墨西哥鈍口螈，也稱為六角恐龍。
非同尋常的動物
六角恐龍是一種有尾目兩棲動物，包括所有蠑螈和火蜥蜴。然而，與其他性成熟後離開水的動物不同，六角恐龍完全是水生的。
圖片由Zooillogix在scienceblogs.com上提供
除了再生能力外，六角恐龍還是研究幼態延續的完美模式生物，幼態延續是指動物即使達到性成熟，也保持所有幼年特徵，例如外鰓。這使它們看起來像在頭部兩側戴著精心製作的羽毛頭飾，再加上它們的小而無眼瞼的黑色眼睛和寬闊的頭部，保證您永遠不會再看到像它們一樣的動物。
雖然所有有尾目兩棲動物都具有一定的再生能力，但六角恐龍是獨一無二的。它可以再生多種結構，如四肢、下巴、尾巴、脊髓、皮膚等，並且終生沒有疤痕跡象。六角恐龍甚至可以接受來自其他個體的器官移植，並且不會出現排斥反應。
可悲的是，國際自然保護聯盟 (IUCN) 將其列為極危物種，因為它只自然分佈在墨西哥的一個湖泊——霍奇米爾科湖。但是，由於其驚人的再生能力，六角恐龍在世界各地的圈養環境中被用於醫學研究或寵物貿易。
“我們必須為這種神奇的動物盡我們所能，”羅伊說，他的實驗室是世界上為數不多的進行此類研究的實驗室之一。如果成功，它有可能幫助數百萬遭受嚴重燒傷、肢體喪失甚至癌症的人們。
驚人的能力
羅伊表示，六角恐龍可以從如此嚴重的損傷中恢復過來，這令人難以置信。
“你可以切斷脊髓、壓碎它、移除一段，它會再生。你可以從任何水平切割四肢——手腕、肘部、上臂——它都會再生，而且是完美的。沒有任何缺失，截肢部位的皮膚上沒有疤痕，每個組織都被替換了。它們可以再生同一個肢體 50 次、60 次、100 次。而且每次都完美。”
照片由大衛·曼利提供。
似乎這還不夠令人難以置信，六角恐龍的抗癌能力也比哺乳動物強 1000 多倍。但是，在觀察肢體截肢期間發生的生理變化後，人們只能獲得這麼多資訊，之後您必須更深入地研究。
羅伊再生研究的下一步是與德國研究人員合作，透過深入研究這些動物的基因，創造出第一個轉基因或基因改造的六角恐龍。
“我們現在可以操縱這些動物的基因了，”羅伊說。“我們現在可以提出基本問題，例如再生是如何工作的？涉及哪些步驟？”
為了理解所涉及的機制，羅伊和他的團隊正在冒險進入未知的領域。因此，像任何優秀的探險家一樣，他們需要一張地圖。研究人員需要建立一張路線圖，逐步展示這個過程，以便他們可以在再生的各個階段測試各種因素。
羅伊表示，截肢後再生途徑中發生的最初步驟之一是稱為細胞去分化的過程。
“發生的情況是，截肢部位的細胞失去了它們的個體特徵？它們有效地變成了類似多能幹細胞的細胞。這就像在需要時、在需要的地方製造幹細胞！”
這些細胞隨後形成一種稱為再生芽的結構，再生芽是在傷口上的圓形覆蓋物，新去分化的細胞聚集在那裡。然後，該結構發育成功能齊全的肢體，沒有先前損傷的跡象。
再生偵探
羅伊和他的團隊一直在探索參與六角恐龍再生途徑的兩種化合物：p53 和轉化生長因子 β1 (TGF-β1)。
在人類中，TGF-β1 參與細胞分化和增殖，而 p53 則因在超過 50% 的人類癌症中發生突變而臭名昭著。
“這些基因在不同物種中高度保守，”羅伊說。“這意味著既然我們有副本，六角恐龍也有，那麼這是一個開始尋找聯絡的好方法。因為一旦我們瞭解了像六角恐龍這樣的動物是如何再生的，就有可能將其轉移到其他物種。”
在 2006 年的一項研究中，羅伊監測了肢體再生過程中 TGF-β1 的水平，並注意到在肢體移除後 48 小時內，其水平顯著升高，而這正是再生芽形成的時間。但是，如果使用抑制劑阻斷這些水平，則不會發生再生芽形成和肢體再生。
蒙特利爾大學實驗室的斯特凡·羅伊教授。照片由大衛·曼利提供。
羅伊探索的另一種蛋白質是 p53，它參與再生的許多方面、DNA 修復和癌症
為了完成 2007 年的實驗，羅伊和他的同事重複了相同的實驗，但用 p53 代替了 TGF-β1。結果表明，所有用 p53 抑制劑處理的肢體都表現出再生髮育的顯著降低。
但與 TGF-β1 實驗不同，再生芽確實正常形成了。似乎再生途徑被啟用以產生再生芽，但在去分化細胞可以被重新程式設計並開始形成新肢體之前被抑制了。
因此，羅伊表示，TGF-β1 和 p53 似乎對於肢體再生都是絕對必要的。
“但是，在我們獲得全貌並將其應用於其他物種（包括人類）之前，還有很多工作要做，”羅伊說。
未來是狂野的
有一種關於人類具有再生能力的說法，這在某種程度上是正確的。
再生的明顯例子是皮膚，如果只有真皮（最上層）受損，皮膚可以完美癒合。但是，如果下層（真皮）受損，則會生長疤痕組織並覆蓋該區域。
羅伊表示，最普遍的看法是人類肝臟可以再生，但這並不完全正確。他說，這實際上被稱為“代償性增生”，細胞只是簡單地生長以適應功能的下降。
“當你切除部分肝臟時，切除的部分不會長回來。剩下的部分只會生長。你可以區分這些部分，這與六角恐龍的再生不同。”
然而，他指出，肝臟仍然是一個神奇的器官，即使只有 25% 的肝臟也能癒合成一個健康而完整的肝臟。但是，它不能無限期地癒合。
因此，我們現在所知的人類再生能力是有限的。
但是，羅伊以及所有從事肢體再生研究的研究人員的希望是，六角恐龍的機制最終可以轉移到其他物種。然而，這不會很快發生。
羅伊始終保持樂觀，但指出在您開始訂購新的身體部位之前需要謹慎。他相信，憑藉六角恐龍驚人的能力和足夠的時間，一切皆有可能。
“我相信我們將能夠改善燒傷患者的組織癒合，幫助消除移植的併發症，甚至幫助消除癌症。所有這一切都可能在未來 10 到 20 年內發生。總有一天，我們會成功的！”
或許，讓不可能變為可能。
有關六角恐龍驚人再生能力的更多閱讀資料，請參閱
1) Lévesque M. 等人 (2007) 轉化生長因子 β 訊號傳導對於六角恐龍的肢體再生至關重要。PLoS ONE 2(11) e1227。
2) Roy, S. 和 Lévesque, M. (2006) 六角恐龍的肢體再生：是超級癒合嗎？TSW Devel.& Embry. 1(S1)。
3) Villiard, É. 等人。(2007) 有尾目 p53 能夠耐受在與人類癌症相關的 p53 變體中發現的氨基酸變化。BMC Evolu. Biol. 7(180) http://www.biomedcentral.com/1471-2148/7/180
4) Zambrano, L. 等人。(2006) 墨西哥鈍口螈。載於：IUCN 2009。IUCN 瀕危物種紅色名錄。2009.2 版本。 http://www.iucnredlist.org。
關於作者：大衛·曼利是一位加拿大自由科學記者，擁有生物學和動物學學位以及新聞學碩士學位。曾在實驗室工作，他現在花時間為Lab Spaces以及他自己的部落格The Definitive Host撰寫關於奇妙動物世界的文章，您也可以在 Twitter (@davidmanly) 上找到他。他對爬行動物和兩棲動物的迷戀源於他小時候參觀當地博物館，連續幾個小時盯著恐龍骨骼，看得入了迷。現在，多年以後，那種感覺仍然像以往一樣強烈。
所表達的觀點是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。