动眼神经损伤

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TUhjnbcbe - 2024/10/19 17:09:00

通常所指的进化是生物种群的集体演变和发展。在实际生活中,人,包括其他一些高级哺乳动物的个体在其一生中并不能单独进化。这是为什么?

蝾螈的再生原理

其实,这个问题可以从另一方面来理解。人为何不能像壁虎或蝾螈那样,在断了手脚或尾巴后能很快就长出手脚或尾巴来?如果蝾螈一条腿被砍断了,在24小时内,它的腿断面上就会生长出一层干细胞。

一开始长出的是它的脚趾,接着是神经、肌肉和骨骼,它们都会在各自恰当的位置长好。三个月后,新腿就己完全长好,可以发挥正常机能了。原因是蝾螈的成年细胞能通过某种方式恢复到干细胞状态。而人体各个组织器官已经发育成熟,它们当中没有大量的像胚胎时期的那种能全能分化的干细胞,所以不能长出手脚出来。

其实,蝾螈这种断腿后长出新腿只是生物再生的一种形式。

狭义地讲再生是指,生物的器官损伤后,剩余的部分长出与原来形态功能相同的结构,如壁虎的尾、蝾螈的肢体、螃蟹的足,在失去后又可重新形成,海参可以形成全部内脏,水螅、蚯蚓、蜗虫等低等动物的每一段都可以形成一个完整的个体等等。但是从广义的角度来看再生是生命的普遍现象,从分子、细胞到组织器官都具有再生现象。所以,再生有多种形式。

一种是生理性再生,即细胞更新,如人体内每秒中约有万个新生的红细胞替代相同数量死亡的红细胞。二是修复性再生,

壁虎的尾和螃蟹的肢体再生就是这一种,而且许多无脊椎动物也用这种方式来创建失去的器官。三是重建再生,而这是人工实验条件下的特殊现象。比如,人为地将水螅的一片组织分散成单个细胞,放在悬液中,这些细胞可以重新聚集,在几天至几周以后,形成一条新的水螅。

不过,蝾螈的器官再生是细胞生长发育多种形式的结合,包括细胞去分化、细胞迁移和细胞增殖的组合,而不是单纯的补充或增殖。蝾螈的前肢被切除后,伤口处细胞的黏着性减弱,通过变形运动移向伤口,形成单层细胞封闭伤口。这层细胞称为顶帽或顶外胚层帽。顶帽下方的细胞,如骨细胞、软骨细胞、成纤维细胞、肌细胞、神经胶质细胞迅速去分化,形成胚芽。此后,胚芽内部缺氧,pH下降,提高溶酶体的活性,促进受伤组织的清除。于是,胚芽细胞加快分裂和生长,最后细胞又开始分化构成一个新的肢体。

所以,蝾螈的断肢再生是一个较为复杂的现象。

人的生长发育

然而,人断了手脚就只能成为伤残,无法长出新的手脚。补救的方法只能是装假肢。但是,如果再深入地探讨这个问题就会发现,这种情况是与人类的个体不能单独进化联系在一起的。

就人的每个个体来说,从受精卵到诞生,从幼年到成年,从老年再到生命的结束,其间有极其艰难曲折的过程。因为,社会因素和生物因素交集在一起影响到一个人的生长发育。即使在纯生物层面上,也需要在正确的地方和正确的时间完成有特殊功能的细胞的生长、新老代谢和替换。因为,新细胞的生长和替换旧细胞并非随时随地发生。

而且,即使新细胞能替换旧细胞,也不意味着靠复制就能更新每个人。而所有细胞的生长都严格遵循着从零开始的程序。这就能确保我们每个个体直到老年和死亡都不能产生进化。这是为什么?研究人员认为,个体的细胞复杂的制造过程保证了每个个体不能单独进化,由此可避免癌症的发生。

这样的解释是否合理,是否有科学试验的根据?

在一种单细胞细菌群落,研究人员可以观察它们的进化行为。由于细胞分裂,突变出现了。而在生存压力或选择性压力下,一些有利的或好的突变胜过了其他突变,于是把优异的遗传变化传递到整个种群。然而,要观察多细胞生物,尤其是高级哺乳动物的进化就非常不容易,人更是如此。人体内的细胞经常以巨大数目替换。人的身体包含约数百万亿细胞,每天都有上万亿细胞死亡消失,但同时也有上万亿细胞产生以替换旧细胞。

这是通过细胞分化来完成的。人体成熟细胞的分化有三个阶段。一是已存在的细胞,在其生长发育过程中,经历了新生-成熟-衰老-死亡的过程,细胞生长的过程也是分化的过程。二是已有的分化细胞通过分裂产生两个功能相同的细胞,如血管内皮细胞。三是成体许多组织具有一部分未分化的干细胞,一旦需要可分裂和分化为新的子代细胞。如多功能造血干细胞,可分化为各种血细胞。

这就产生了一个问题。如果人体内巨大的细胞群都以简单的形式被替换,比如在不同的特殊功能的组织中进行新老交替,人体的组织必将进化。结果便是突变大量发生,并且很多突变会扩散开来。更特别的是,突变细胞并不能很好地完成其特定的工作,但它们容易更快速地替换非突变的细胞。因此,突变细胞就会产生竞争优势,剥削其他正常细胞的劳动。在这种情况下,人体的分工极其精细的身体就会停止运转。

避免人体功能崩溃的方式

为了避免大量细胞突变造成的每个个体身体功能的崩溃,就需要有一种自我控制的方法。美国亚利桑那大学的进化生物学家约翰·佩珀提出了一个理论来解释人体为何没有失控,也就是人体为何不会在断指后长出新的肢体。

多细胞生物是如何避免身体失控的命运呢?它们是通过整体循序渐进的原则来完成细胞更新的。以上皮组织细胞为例,它们覆盖着体表的所有部分,它们要完成所有的冗长路线的更换,而非简单地复制自身来形成成熟的组织。

为了更新自身,上皮组织保留了一组无明显特征的干细胞,如同胚胎中未成熟的细胞一样,有能力发育成不同类型的细胞。当需要替换旧细胞时,这类干细胞中的一些分裂后形成短暂增殖细胞(TAC)。然后TAC再分裂几次,每一次分裂都会产生一些略为发育成熟的上皮组织细胞,直至最后产生新的成熟上皮细胞。

所有这些都要耗费大量的代谢能量,所以,这种细胞分裂的效率是较低的。但是,这样的分裂替换旧细胞也意味着,自我复制和增值功能被分割到分离的细胞群之间。干细胞的复制只是一点点,同时是循序渐进,所以没有太多的机会增加突变。增殖的TAC也许会产生突变,但它们不会简单地复制自我,所以在细胞之间没有任何直接的竞争以创造进化的压力。由于这样的原因,进化不会在某个个体单独开始。

所以,人不能像蝾螈那样断肢再生是因为缺少干细胞,而且即使成熟的组织器官中有部分干细胞,它们的再生和分化也是受到抑制的,关键角色就是短暂增殖细胞。它们只能一步步地再生,通过系统和全面地替换旧细胞而维持身体功能,同时又抑制了个体细胞的突变和进化,

但是,为何蝾螈的再生机理不会导致不可逆转的问题呢呢?这是另一个问题。如果能知道其中的奥秘并应用到人体,将是再生医学的一种突破,既能让人长出新器官,又不会发生突变。

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