作为两栖动物，蝾螈非常可爱。这些蝾螈带着蒙娜丽莎式的半笑和红色的褶边腮，让它们看起来像是在参加派对。不过，你可能不希望他们出现在你的晚会上:他们也是食人族。虽然现在在野外很少见，但蝾螈曾经成群结队地孵化，这是一个蝾螈吃蝾螈的世界。在如此恶劣的环境中，它们进化出了——或者可能保留了——再生断肢的能力。
“它们的再生能力简直令人难以置信，”多伦多卢南菲尔德-塔南鲍姆研究所(Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute)的生物学家乔舒亚·库里(Joshua Currie)说，他自2011年以来一直在研究蝾螈的再生能力。如果蝾螈失去了肢体，它的附肢就会重新长出来，大小和方向都是正确的。几周之内，新旧之间的界限就完全消失了。
不仅仅是腿:蝾螈还能再生卵巢和肺组织，甚至是大脑和脊髓的部分。
一个多世纪以来，人们都知道蝾螈能从伤病中恢复过来，沐鸣登录科学家们已经揭开了它的一些秘密。它用一种叫做伤口上皮的特殊类型的皮肤来封住截肢部位，然后构建一小块叫做芽基的组织，从中萌发新的身体部分。但直到最近，从头开始创造一条腿所需的细胞和分子的细节仍然难以捉摸。
然而，随着最近蝾螈巨大基因组的测序和组装，以及实验室中修改蝾螈基因技术的发展，再生研究人员正准备发现这些细节。在此过程中，他们可能会发现蝾螈的一些技巧，这些技巧可能会对人类医学有用。
研究已经在阐明相关的细胞，并确定所需的化学成分。也许，几十年后，人类也能再生器官或四肢。在不久的将来，这些发现为促进伤口愈合和治疗失明提供了可能的治疗方法。
加州大学欧文分校的发展生物学家David Gardiner说，近几十年来，沐鸣平台注册登录人类再生的想法已经从“如果”发展到“当”。“现在每个人都认为这只是时间问题，”他说。但是，当然，还有很多事情要做。
彩虹再生
在工作的肢体中，细胞和组织就像管弦乐队中的乐器:每个都像音符一样贡献动作，创造出交响乐。截肢会导致不和谐的声音，但蝾螈可以敲击指挥棒，将剩下的组织重新恢复到正常状态——而且可以一直追溯到交响乐的第一个乐章，那时蝾螈在胚胎中第一次长出了肢体。
基本的步骤是已知的:当一个肢体被切除时，不管是饥饿的同胞还是好奇的实验者，在几分钟内蝾螈的血液就会凝结。在数小时内，皮肤细胞分裂并爬行，用伤口表皮覆盖伤口。
接下来，来自附近组织的细胞迁移到截肢部位，形成一团生物物质。去年，哈佛大学(Harvard University)再生生物学家杰西卡·怀特(Jessica Whited)在加州的一次演讲中说，这个名为囊胚的东西是“所有奇迹发生的地方”。它形成的结构很像发育中的胚胎的四肢芽，四肢就是从这个芽发育而来的。
最后，囊胚中的细胞转化为新肢体所需的所有组织，并以正确的模式安定下来，形成一个微小但完美的肢体。然后，这个肢体就会发育完全。当所有的手术都完成后，“你甚至不知道截肢最初发生在哪里，”怀特在接受《可知》杂志(Knowable)采访时表示。
科学家们知道许多分子仪器，和一些音符，都与再生交响乐有关。但这需要大量的工作。
当Currie和位于维也纳的分子病理学研究所的发展生物学家Elly Tanaka一起开始了他的博士后生涯时，他回忆起当时的疑惑:“再生细胞从何而来?”“考虑软骨。它是否和发育中的胚胎(软骨细胞)来自相同的细胞，而软骨细胞是留在残肢上的?还是来自其他来源?
为了了解更多，Currie找到了一种方法，在显微镜下观察单个细胞的再生过程。首先，他使用一种基因技术，用彩虹色随机标记他正在研究的蝾螈细胞。然后，为了简单起见，他只从实验对象身上切下了一根手指。接下来，他寻找那些突出的细胞——比如说，一个橙色的细胞，最后被一片绿色、黄色等颜色的细胞包围。他跟踪了这些突出的细胞，以及它们与颜色匹配的后代，在肢体再生的几周内。他的观察结果发表在2016年的《发育细胞》(Developmental Cell)杂志上，揭示了再生过程中的几个秘密。
首先，手机旅行是关键。Currie说:“细胞真的从它们所在的位置脱离出来，爬向截肢平面，形成这个囊胚。”细胞移动的距离取决于损伤的大小。为了制造一个新的指尖，蝾螈在受伤处0.2毫米以内的细胞上作画。但在其他实验中，蝾螈不得不更换手腕和手，细胞来自半毫米远的地方。
更引人注目的是，Currie发现对囊胚的贡献并不是他最初预期的那样，而且不同组织的贡献也不同。“有很多惊喜，”他说。
软骨细胞对胚胎软骨的形成至关重要，但它们并没有向胚基迁移(2016年早些时候，加德纳和同事报告了类似的发现)。某些进入囊胚的细胞——周细胞，即环绕血管的细胞——能够制造更多的自身细胞，但除此之外别无它物。
再生的真正优点是皮肤中称为成纤维细胞和周骨细胞的细胞，它们通常环绕在骨骼周围。它们似乎在倒退自己的发展，沭鸣平台登陆这样它们就能在新的指尖上形成各种各样的组织，进而变异成新的软骨细胞和其他类型的细胞。
令Currie惊讶的是，这些源细胞并不是同时到达的。最先出现的是软骨细胞。迟到者会变成骨骼周围的软结缔组织。
细胞是怎么做到的呢?Currie、Tanaka和他的合作者进一步研究了结缔组织，研究了再生肢体中单个细胞开启和关闭的基因。在《科学》杂志2018年的一篇论文中，研究小组报告称，细胞重组了它们的基因激活图谱，使之与发育中的胚胎肢体芽中的基因激活图谱几乎完全相同，田中说。
与此同时，肌肉在再生主题上也有自己的变化。蝾螈和人类的成熟肌肉都含有一种叫做卫星细胞的干细胞。这些细胞在肌肉生长或需要修复时产生新的细胞。在《美国国家科学院院刊》(PNAS) 2017年的一项研究中，田中和同事们(通过追踪被制造成发出红光的卫星细胞)发现，新肢体肌肉的大部分(如果不是全部的话)来自卫星细胞。
再生的秘诀
如果居里和田中正在研究再生交响乐的乐器，凯瑟琳·麦卡斯克正在解码他们演奏的旋律，以化学物质的形式推动这一过程。她是马萨诸塞大学波士顿分校的再生生物学家，最近她发表了一份从伤口部位制造蝾螈肢体的食谱。McCusker和她的同事们用化学鸡尾酒代替了三个关键要求中的两个，他们可以迫使蝾螈从四肢的一个小伤口长出一个新的手臂，给它们一个额外的手臂。
肢体再生的首要条件是伤口的存在和伤口上皮的形成。但科学家们知道，第二种神经可以长到受伤的地方。要么是神经本身，要么是与之对话的细胞，制造使结缔组织再次成熟并形成胚芽的化学物质。在他们2019年发表在《发育生物学》杂志上的研究中，McCusker和他的同事们——在一个日本团队早期研究的指导下——使用了两种生长因子，BMP和FGF，在缺乏神经的蝾螈身上完成了这一步。
第三个要求是来自伤口两边的成纤维细胞相互寻找和接触。例如，在手部截肢手术中，来自手腕左右两侧的细胞可能会聚在一起，形成正确的模式并确定新手的方向。McCuscker的化学替代品是视黄酸，它是人体从维生素a中产生的。这种化学物质在胚胎中起着形成模式的作用，并且在再生过程中形成组织模式早已为人所知。
在他们的实验中，McCusker的团队从38条蝾螈的上臂上取下一小块皮肤。两天后，当皮肤愈合后，研究人员在皮肤上开了一个小口子，然后将明胶珠浸入FGF和BMP中。多亏了这种鸡尾酒，25只动物的组织创造了一个芽基——没有必要的神经。
大约一周后，研究小组给这些动物注射了维甲酸。与周围组织发出的其他信号一致，它充当了一个模式发生器，七个轴索从伤口部位长出了新的手臂。
这个食谱还远远不够完美:一些蝾螈长出了一只新手臂，一些长出了两只，还有一些长出了三只，都是从同一个伤口上长出来的。麦卡斯克怀疑是明胶珠挡住了控制肢体形状的细胞。最初的损伤和伤口上皮所产生的关键作用仍然是一个谜。
位于列克星敦的肯塔基大学的生物学家兰德尔·沃斯说:“有趣的是，你可以用相对较少的生长因子来克服这些障碍。”“我们仍然不完全知道在最初的时刻会发生什么。”
从前
如果我们知道这些早期的步骤，人类也许能够创造出再生交响乐。人们已经拥有许多能够演奏这些音符的蜂窝式乐器。杜克大学医学中心(Duke University Medical Center)再生生物学家肯·波斯(Ken Poss)在2017年的《遗传学年度评论》(Annual Review of Genetics)上描述了基因工具在再生方面取得的新进展，他说:“我们使用的基本上是相同的基因，只是方式不同。”
再生能力可能是我们失去的能力，而不是蝾螈获得的能力。早在我们的进化史上，人类和蝾螈的共同祖先就可以再生，因为现代蝾螈至少有一个远亲可以再生。古生物学家发现了3亿年前的两栖动物化石，这些两栖动物的肢体畸形通常是由不完全再生造成的。动物王国的其他成员，如某些蠕虫、鱼和海星，也可以再生——但不清楚他们是否使用相同的交响乐乐谱，怀特说。