具有再生能力的动物,再生速度和受伤程度成正比的秘密首度被台湾中研院研究团队揭晓!该团队发现,斑马鱼利用“机械波”即时侦测受伤发生的位置,以调控相对应的伤口癒合和再生反应。
18世纪的意大利生物学家Lazzaro Spallanzani首次发现某些脊椎动物(如蜥蜴和蝾螈等)具很强再生能力,更记录下有再生能力的动物若受伤越重,再生越快,也就是切除蜥蜴手臂引起的再生反应,比只切除蜥蜴手指所引起的再生反应要快上许多,不过科学界对于这些动物如何侦测受伤发生的位置、复杂组织再生速度如何调控、为什么会再生的动物可观察到类似的反应等仍莫衷一是,该谜团历经250年首度被破解。
中研院团队的研究首次在活体动物身上验证细胞群体运动“机械波”的存在,解释了Spallanzani发现的奇特现象──会再生的动物可以利用“机械波”侦测受伤发生的位置,以控制相对应的伤口癒合和再生反应。
研究团队进一步说明,利用斑马鱼的尾鳍作为模型,观察到不同的受伤程度会产生不同的伤口癒合反应,在细胞的层级,失去的组织越多,参与伤口癒合的细胞就越多,快速移动的上皮细胞呈现出像是波的运动行为。
经过持续近6年的合作研究,发现波的传递距离,与被切断尾鳍的长度成正比,团队进一步透过实验找出“波”究竟是化学波或机械波,验证验证波速会受到组织张力的影响,波的传递会互相干涉,支持这个波是机械波,并建立理论模型预测波的行为,发现细胞之间有如弹簧的耦合,机械因素例如阻力的梯度变化,是限制波传递的关键。团队也发现上皮细胞里过氧化氢的新功能。作为受伤讯号,过氧化氢可以反映受伤程度、即时控制上皮细胞的移动速度,进而影响波的传递距离。
此研究成果于今年6月刊登于国际期刊《自然物理》(Nature Physics)。
即时新闻:困扰人们250年的谜团被破解了