一些动物具有生长新手臂和腿的能力。 我们能否学习它们的秘密并在人类身上复制这些能力？
在蜘蛛侠漫画中，科学家柯特·康纳斯（Curt Connors）注射了一种基于蜥蜴DNA的血清，重新长出了他被截肢的手臂。 他也因此变成了一个巨大的人形蜥蜴并变得邪恶。 抛开不幸的副作用不谈，蜥蜴人的故事反映了一个真实而长期的科学探索——理解动物非凡的再生能力，并在人类身上复制这些能力。
如果我切断自己的手臂，最终会留下一个被瘢痕组织覆盖的永久残肢。 相比之下，如果蝾螈失去了一条腿，它会重新长出一条新的。 伤口会愈合，随着时间的推移，它会创造新的骨骼、肌肉、神经和皮肤。
这种愈合能力最早在1740年被发现，当时亚伯拉罕·特伦布莱（Abraham Trembley）发现一种绿色池塘动物如果被截肢，可以再生其长满触手的头部。 他根据希腊神话中能够再生头部的怪物将其命名为水螅（Hydra）。 自那以后，科学家发现了更多具有再生能力的动物。 蜥蜴可以恢复失去的尾巴。 海星可以重新长出被肢解的臂。 一些扁虫可以从单个细胞重建整个身体。
但尽管经过了几个世纪的研究，我们甚至远未理解再生是如何工作的，更不用说在我们自己的身体中复制这一壮举了。 根据波士顿东北大学研究再生生物学的詹姆斯·莫纳汉（James Monaghan）的说法，后者应该是可能的，尽管他补充说“我们还差得远，而且很难确定一个时间框架。 “
部分原因是这个领域只吸引
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了一小批科学家，他们之间几乎没有协调。 很大程度上是因为在实验室中易于饲养和操作的动物——所谓的“模式生物”——与再生能力强的动物清单非常不同。 鸡、小鼠、果蝇和线虫一直是实验室科学的支柱，帮助科学家理解一团细胞如何发育成一个完整的胚胎。 但它们在更新失去的肢体方面并不擅长。 蝾螈是理想的选择，因为它们再生能力很强，并且肢体具有与我们相同的基本结构。 但它们作为实验室对象表现不佳。 “肢体再生可能需要一个月的时间，”佛罗里达大学研究组织和器官再生的阿什利·赛弗特（Ashley Seifert）说，“这真的会减慢你的实验进度。 “
情况变得更糟的是，蝾螈的基因组异常庞大。 它们的DNA量是我们的十倍，而且从未有人完全测序过它们。 直到最近，科学家还没有办法将外源基因添加到蝾螈中，或者敲除它的一组现有基因。 没有这些强大的技术，蝾螈——以及再生科学——被分子生物学革命抛在了后面。
愈合行为
尽管有这些障碍，我们知道再生肢体必须经历的基本步骤。 截肢后，皮肤最外层的细胞会爬过伤口以封闭它。 此时，人类会形成大量瘢痕组织，事情就结束了。 但在蝾螈中，新细胞会转化为称为伤口表皮的结构，它向下面的细胞发送化学指令。 作为回应，残肢中的神经开始再次生长，而肌肉和结缔组织等成熟细胞则退化为称为胚基（blastema）的未成熟团块。 这就是恢复肢体的关键。 再生是先退后进的过程。
“不知何故，細胞知道它們的位置，它們只會再生缺失的部分，”曼徹斯特大學的發育生物學家恩里克·阿馬亞（Enrique Amaya）說。 如果肢體在肩膀或臀部被截肢，胚基會創造整條腿。 如果在手腕處被截肢，胚基只會製造手和手指。 當它們生長和分裂時，細胞佔據特定位置，因此它們知道上下或左右。 它們製作出完整肢體的微型版本，最終會長到全尺寸。
基本輪廓已經存在，但細節很難填補。 為什麼傷口表皮形成，它對下面的細胞做了什麼？ 如果內部神經不開始生長，肢體就不會再生，但神經究竟做了什麼？ 當殘肢中的細胞回溯它們的命運成為胚基時，它們回溯到什麼程度？
最重要的是，再生肢體的細胞如何知道它們在哪裡以及如何採取正確的形狀？ 它們如何製造一個有用的肢體而不是無用的、變形的管子？ 甚至是腫瘤？ “這是一個非常困難的問題，因為你正從一個複雜的殘肢變成一群看起來和行為都相同的細胞，但這些細胞以某種方式重演了發育過程，”莫納漢說。 “人們剛開始弄清楚這些過程，但我們不理解為什麼肢體末端的細胞與尖端的細胞不同。”
與其問蝾螈如何完成它們的癒合行為，不如問為什麼像我們這樣的哺乳動物不能。 沒有確切的答案，但有幾個猜測。 也許癌症對哺乳動物來說是個更大的問題？ 阻止我們細胞不受控制地生長成腫瘤的相同檢查點也可能阻止胚基形成。 阿馬亞想知道是否是因為我們是溫血動物。 “如果一隻兩棲動物咬掉它的一隻手臂，它可以躲藏數周不進食並再生，”他說。 “對於一隻高代謝率需要不斷進食的動物來說，這是不可能的。 它必須快速而粗糙地癒合。 ”
不過，並非所有哺乳動物都未能通過再生測試。 就在去年，賽弗特發現非洲棘鼠可以通過拋棄自己大塊的皮膚來逃避捕食者。 奇跡般的是，它們可以在創紀錄的時間內再生這些剝落的皮膚補丁。 當它們耳朵上的傷口癒合時，它們似乎甚至形成了胚基。 這表明哺乳動物再生可能不像許多人擔心的那樣遙不可及。
身體模式
但即使我們能夠理解和複製老鼠的能力，賽弗特也懷疑我們是否會有一種可注射的分子混合物能夠觸發再生。 從傷口到胚基再到新肢體的轉變太複雜了，他說。 這也將是一個漫長的過程。 雖然漫畫書中的蜥蜴可以在幾分鐘內再生一條新肢體，但賽弗特的一隻小蝾螈花了400天才能長出一條不到4毫米寬的腿。 最大的蝾螈需要十多年才能完成這項工作。 “即使人類能夠重新長出一條肢體，可能也需要15-20年，”賽弗特說。 一根手指可能更現實。
這值得嗎？ 雖然對動物再生的研究進展緩慢，但醫學的
