斑馬魚教你如何自愈脊髓,樓燕可10個月飛行不著陸

來源:錦繡大地的動物世界 2018-07-10 10:48:59

甭管你是誰,隻要傷到脊髓,你差不多就是個廢人了。自愈什麽的,除非你去尼泊爾找古一大師,然而人家已經掛了。但是斑馬魚卻擁有這樣的超能力。

這種魚厲害了,科學家們決定仔細研究它們能自愈脊髓的奧義。

杜克大學的科學家們已經發現了一種修複脊髓專用的蛋白質,他們的研究已經發表在《科學》雜誌上,這將為人類組織修複帶來重大突破。

水下金剛狼/死侍熱帶魚

“這是大自然中最無與倫比的再生能力之一,”杜克大學細胞生物教授,Regeneration Next項目負責人Kenneth Poss說。“目前我們修複損傷組織的手段非常有限,我們要研究像斑馬魚這樣的生物來尋找模擬再生的新線索。”

研究團隊的關鍵就是調查受傷之後的基因活動變化。在受傷後,幾十種基因都被打了一針雞血,但是一種叫做CTGF(connective tissue growth factor,結締組織生長因素)的基因尤其吸引科學家們的目光。

如同超級英雄,斑馬魚在遭受嚴重脊髓受傷後,細胞會在斷裂處形成一座橋梁,延伸出長於自身幾十倍的長度。在接下來的八周左右,神經細胞會慢慢長出來,直到修複斷裂處,損傷完全被修複。

形成橋梁的支撐細胞叫做神經膠質,裏麵發現了大幅升高的CTGF水平。

“我們很吃驚,在受傷後它隻出現在一部分神經膠質裏。我們認為這些神經膠質細胞和這種基因一定非常重要,”研究第一作者Mayssa Mokalled說。

它們確實很重要,當研究者刪除CTGF基因時,斑馬魚就無法再生了。

人是人媽生的,魚是魚媽生的,但是兩者的基因很像

人類和斑馬魚大部分蛋白質編碼基因是一樣的,包括CTGF。人類的CTGF蛋白質90%的氨基酸結構跟斑馬魚的相同,把人類的CTFG添加到魚的受傷部位後,也輔助了再生。團隊發現斑馬魚的自愈情況絲毫沒有受到影響。

“本來已經是一條廢魚了,結果又重新遊了起來。這種蛋白質的效果簡直amazing,” Mokalled說。

目前來說,這並不意味著CTGF在人身上也能愈合嚴重損傷,部分原因是瘢痕組織的形成不同。

研究者們將在哺乳動物上開展實驗,Poss解釋到最關鍵的可能是控製蛋白質而非組成蛋白質。

“我不認為CTGF就是最終的答案,但是這是我們手頭所擁有的利器,可以敲開新發現的大門,找到改進再生的方法,”Poss說。

一些普通的樓燕(Apus apus)能夠持續飛行10個月而從不休息一下,這也創下了一項新的世界紀錄。研究人員報告說,這項破紀錄的“拉力賽”就發生在這些鳥類從斯堪的納維亞半島向中非的遷徙過程中。他們在10月27日出版的《當代生物學》上報告了這一研究成果。

鳥類學家和鳥類愛好者從上世紀60年代便開始推算普通樓燕的長距離遷徙能力。例如,人們曾看到這些小鳥填滿了利比裏亞的天空,但卻從未在附近發現任何可供這些樓燕落腳的棲息地。

研究人員在這些體重40克的小鳥身上附上了帶有微型數據記錄器和加速計的標簽,從而記錄了它們在遷徙旅程中的飛行路線及飛行活動。研究人員對13隻在瑞典南部捕獲的普通樓燕在遷徙、過冬過程的飛行狀態開展了最長兩年的追蹤。

普通樓燕屬於雨燕科雨燕屬,其模式產地在瑞典,是一種常見鳥類。模式產地是指對物種定名的時候,用來定名的原始標本產地。

研究人員發現,一些樓燕在冬季的飛行過程中,曾於夜晚短暫地著陸,但依然保持99%的時間在空中飛行。而其中有3隻樓燕在整個10個月的過程中從未落地一次。

森帕赫市瑞士鳥類學研究所Felix Liechti表示:“這些長時間的飛行如今得到了證實,而每個人之前對此都曾懷疑過相當長一段時間。”

其他鳥類也能夠保持長時間在空中飛行。阿爾卑斯山雨燕(Tachymarptis melba)在遷徙過程中能夠半年不落地。而體型更大的軍艦鳥(Fregata minor)在飛離厄瓜多爾海岸後,可以為了在海上搜尋食物而兩個多月不著陸。它們甚至能夠一邊飛行一邊睡眠。但在所有鳥類當中,普通樓燕是無與倫比的。

Hedenstrom等人的最新研究表明,它們每年隻在繁殖季節在地麵上停留兩個月時間,此後就飛離歐洲前往非洲過冬,然後再返回歐洲繁殖,在這遷徙、過冬的10個月內,它們幾乎從不落地。

“這項發現大大推進了我們所知道的動物生理機能的邊界,”Hedenstrom在一份聲明中說,“10個月是我們已知任何鳥類的最長飛行時間,它是一項新紀錄。”

這項研究的聯合作者、瑞典隆德大學生物學家Anders Hedenstrom表示:“普通的樓燕已經進化成為了非常有效的飛行者,其流線型的身體與狹長的翅膀,能夠以很低的成本產生升力。”這些鳥類甚至能夠在空中進食——捕食飛行的白蟻、蜘蛛和其他空中昆蟲作為“空中餐”。

普通樓燕的壽命較長,最長的紀錄是20歲。Hedenstrom說,按20歲計算,“它們的累計飛行距離可以往返月球7次了”。

普通樓燕的飛行活動似乎在白天比在夜裏少,研究人員猜測,這很可能是這種鳥在白天借助溫暖氣流乘風而飛。Hedenstrom指出,普通的樓燕已經適應了低能耗的生存方式,但他的團隊目前還不清楚這些小鳥是否也能夠在飛行時睡覺。

Hedenstrom說,他們還不是很清楚,但他們推測普通樓燕可能像軍艦鳥或其他鳥那樣邊飛邊睡覺。每天的黎明或黃昏時分,普通樓燕都要飛到兩三千米的高處,然後緩慢滑翔飛行,也許就是在這滑翔期間小睡一會。

德國Seewiesen馬普學會鳥類學研究所神經生物學家Niels Rattenborg表示:“大多數動物都能夠承受睡眠時間戲劇性地減少帶來的後果。”他說:“但這些鳥類似乎在進化過程中發現了一個訣竅,能夠讓睡眠少得可憐。”

如果沒有日新月異的追蹤設備,關於這些小鳥的秘密可能仍然是個未解之謎。美國阿莫斯特市馬薩諸塞大學生態學家Bill Deluca表示:“隨著技術的發展,儀器設備的尺寸越來越小,這使得我們能夠測量更小的物種,從而揭示令人震驚的遷徙技藝。”

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