蝾螈是一種能夠以幼蟲形式繁殖的兩栖動物，具有驚人的再生能力。在一篇新文章中，科學家們闡明了蝾螈設法恢複大腦的分子機制，即使在去除了大腦的重要部分後也是如此。

蝾螈，墨西哥蝾螈幼蟲

蝾螈本身就是一種了不起的動物，因為它是無尾兩栖動物 Ambystoma ( Ambystoma mexicanum )的新生形式。這意味着在進化過程中，蝾螈學會了繁殖，在發育的幼蟲階段徘徊，沒有變态，從而變成了成蟲。

然而，獨特的兩栖動物還有另一個“超能力”——我們正在談論它的神奇再生。蝾螈不僅可以治愈嚴重的傷口，而且可以重新長出失去的四肢、尾巴、心髒甚至大腦。這也是為什麼這種蝾螈的近親成為生物學研究的熱門對象。

與此同時，蝾螈因其異國情調的外觀和非常漂亮的口吻“表情”而在玻璃容器所有者中廣受歡迎。

在領先的科學雜志《科學》的一篇新文章中，科學家們描述了蝾螈再生的分子機制，即其受損的大腦。這一次，他的照片甚至出現在這本著名出版物的封面上。

兩栖動物重建最複雜器官的可能性并不新鮮：生物學家早在 1964 年就知道了這一點。然後有可能表明，一個大的蝾螈并不害怕失去部分大腦（甚至是相當大的大腦），因為它恢複得很快。

蝾螈登上《科學》雜志封面

與此同時，生物學家認為，蝾螈無法完全重建丢失的腦組織結構。

這個問題由一份新出版物的作者提出——來自蘇黎世聯邦理工學院（瑞士）和分子病理學研究所（奧地利）的研究人員，他們在分子水平上研究組織再生過程。在這種情況下，他們感興趣的是蝾螈是否可以重建其大腦被切除部分的所有不同類型的細胞——也就是說，新器官是否在結構上是完整的。

作者徹底解決了這個問題 - 早些時候他們甚至發表了這種兩栖動物大腦的解剖圖譜。結果，許多關于其再生能力的原因以及關于Ambystoma mexicanum物種的進化曆史的新事物都為人所知。

為了準确了解他們正在處理的組織和細胞并獲得正在發生的事情的高分辨率圖片，生物學家轉向了單細胞轉錄組學方法（單細胞 RNA 測序，scRNA-seq）。

與研究神經元的形态甚至它們的生化标記不同，這種技術非常準确。在不同的細胞中，特定基因在某個時間點起作用——這可以通過使用 scRNA-seq 分析的 RNA 分子來判斷。

這種先進的技術以前曾被應用于魚類、爬行動物、老鼠和人類，但沒有應用于兩栖動物——一份新的出版物填補了這一空白。

作者将注意力集中在大腦的特定部分，即所謂的端腦或端腦。在人類和其他哺乳動物中，這個部分包括負責最複雜的行為和認知功能的大腦半球。

在進化過程中，端腦發生了很大的變化——它變得更大更複雜。然而，在所有脊椎動物中，它都有一個共同的起源，因此，通過以蝾螈為例研究它的發育過程，我們還将了解人類大腦的進化過程。

作者将單細胞轉錄組學應用于端腦中的各種細胞，包括未分化的成神經細胞。它們要麼自我複制，要麼成為新的神經元——換句話說，多虧了它們，神經細胞得以成功恢複。

因此，生物學家已經弄清楚了當祖細胞變成神經元時，哪些基因在祖細胞中是活躍的。事實證明，這種分化是通過以前不為人知的特殊中間細胞階段發生的。在去除了部分蝾螈端腦後，科學家們觀察了它的再生 12 周，并通過其中基因表達的特征模式注意到新細胞群的出現。

事實證明，蝾螈确實成功并完全恢複了受損甚至部分丢失的大腦的組織——為此，兩栖動物對大腦再生過程進行了複雜的多階段調節。

在再生的第一階段，祖細胞的數量增加，其中一些開始傷口愈合。在第二階段，這些細胞開始分化成神經母細胞。在第三階段和最後階段，成神經細胞會産生與原始神經元完全匹配的特化細胞 - 蝾螈恢複成熟的大腦。

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