为什么人类没有进化出断肢重生的能力? 第1页

先问是不是。

人在胚胎发育的最初阶段启动着许多病毒基因和古老基因，具有高水准的再生能力：如果被切成两半，就会变成同卵双胞胎。类似的情况在其它哺乳类胚胎早期也存在，可以人工触发同卵多胞胎来加快家畜繁殖。

在胚胎发育早期，人类胎儿若断掉局部肢体，往往是可以完全再生的。

随着胚胎发育进程，早期使用的一些基因相继关闭，人胚胎再生能力迅速下降。

• 你的肚脐其实是一个疤痕，脐带疤痕。一些非人哺乳类的脐带疤痕会愈合消失。
• 出生后数年内，你的指尖·趾尖部分受损还是很可能完全再生的，这有明显的个体差异，有些人能维持到十几岁。
• 随着年龄增长，你能较好地再生的也就是外周血细胞、指甲、趾甲、毛发、表皮、舌头表层、消化道黏膜的部分构造、骨骼裂痕、子宫内膜^[1]之类了。
• 以再生能力著称的肝脏其实很大程度上依靠细胞体积膨大来代偿，并不能完全再生。

包括人在内，一些物种成年之后再生能力的下降跟老化细胞没有被及时取代、再生上皮的形成速度和性能下降、免疫力衰退、细胞代谢压力变化等因素有关。

再生相关的基因问题可以追溯到哺乳动物的遥远祖先偶然地将一些关系到再生能力调控的 DNA 序列的功能搞出了毛病，导致现存哺乳动物发育到一定阶段之后对受伤的反应有问题。

以下引用^[2]：

2020 年 9 月 4 日，美国斯托瓦斯医学研究所、霍华德·休斯医学研究所的王伟博士、Alejandro Sánchez Alvarado 院士与斯坦福大学 Anne Brunet 教授团队合作在 Science 杂志上发表了题为 Changes in regeneration-responsive enhancers shape regenerative capacities in vertebrates 的研究。该研究首次引入新再生模型——非洲鳉鱼，通过比较研究提出解释动物再生能力丢失的基于再生响应增强子的理论模型。

这项研究首次证实 inhba 再生响应增强子对器官再生是必须的，而且发现人类基因组中 inhba 增强子发生功能性调整而丧失激活再生的能力。

你可以想到，成体再生能力的突然减弱并未明显影响哺乳动物在某个阶段的祖先产生可育后代的数量，这至少能视为中性性状而传遍种群、成为“祖传代码”。其他许多动物也有类似的情况。这在人身上早就构成了问题，古人经常在部分手指、脚趾、耳壳等损坏后存活多年，若再生相关启动子正常，那些部件都可以完全恢复。

• 组织受损之后，人体可以激活负责再生缺损组织的细胞，但细胞激活之后往往不能正确地分化成需要补充的细胞。
• 瘢痕组织对人的伤口粗暴填充，组成疤痕的不再是组成“正常的肉”的细胞种类和细胞外基质类型。瘢痕组织的胶原蛋白呈现纤维化（胶原纤维在单一方向上对齐排列）而不是正常组织中的网篮状，而且可能过度堆积胶原蛋白而造成凹凸不平^[3]，或者因为缺失原本应该支撑皮肤的肌肉而凹陷下去。
• 这种低水平修复连毛囊、毛发、汗腺、表皮脊状网都不能长出来，就更无法期待重新长出缺损肢体对应的骨骼、肌肉、大血管和神经了，瘢痕组织的毛细血管配置往往都和正常组织不一样^[4]。
• 心肌梗塞之后进行修复也会产生疤痕，因此性能会比原本的心肌更差，增加心力衰竭的风险。
• 脑部或脊髓损伤通常会导致神经胶质细胞形成瘢痕组织。胶质瘢痕由密集的神经胶质细胞组成，缺乏功能性神经元，长期被视为神经再生的障碍，但其分泌的生长因子又是神经再生所需要的，因此处理起来十分麻烦。目前研究的方向是利用病毒载体调高神经胶质细胞中的神经转录因子水平，诱导其转化为功能性神经元。

再生相关的基因仍然存在于包括人在内的脊椎动物的基因组，可以在特定情况下启动。实验显示十分简单的处理就能让非洲爪蟾再生缺损的肢体，包括骨骼。

这里有一些似是而非的误解。脊椎动物的循环系统在大失血时很容易致死，看起来能当做“脊椎动物保留再生能力的作用有限”的证据，但是小伤口、视网膜损伤、耳膜损伤、心肌瘢痕、神经瘢痕之类跟大失血无关。再生这些东西需要的物质与能量没有多少，况且自然界的哺乳动物有许多吃得肥肥大大的，一些海洋哺乳类可以肥到难以克服自己的浮力去潜水的程度。

成年脊椎动物的脑、肺、肠道上皮、骨骼肌等处通常还有干细胞存在，一些肝细胞、胰细胞可以转分化并再生受损的组织。一部分脊椎动物靠干细胞、未分化的祖细胞或组织细胞去分化（已经分化的细胞去分化成干细胞，再进行分裂、分化，在人类的实验室里也能诱导多种细胞这样行动）和转分化^[5]来再生特定的部位：

• 不少蝾螈物种能够再生四肢、尾巴、脊髓、眼睛，有些蝾螈物种甚至能够再生晶状体和一半的大脑（这对绝大部分有这两件构造的生物来说都是不可能的），成年蝾螈的晶状体剥离后，新晶状体细胞由背侧虹膜色素上皮细胞转分化而来。
• 斑马鱼和多鳍鱼可以再生鱼鳍，斑马鱼可以用祖细胞再生心肌。
• 斑马鱼、多鳍鱼、蝾螈的再生过程涉及 10 个一样的 miRNA，一般认为是继承自它们在 2.4 亿年前的共同祖先。这也说明人类祖先的相关遗传问题至少能追溯到那个年代。
• 自然环境中也有一些哺乳类的再生能力部分恢复，刺毛鼠属的 Acomys kempi 与 Acomys percivali 能够再生毛囊、皮肤、汗腺、毛皮、软骨。墨菲罗斯大鼠能够再生心肌细胞，相比之下，一般的大鼠的幼鼠可以再生心肌细胞而成年鼠的心肌损伤后很难再生。通过对比，已经找到 36 个与这种再生能力相关的基因^[6]。
• 实验证明，通过敲除激活状态相关的转录因子，可以让自然条件下和人一样缺少视网膜再生能力的小鼠变得像斑马鱼那样可以再生视网膜。

参考

1. ^ 如果你有的话
2. ^ 专家点评Science | 王伟等揭示高等哺乳动物再生能力丢失的机制 - BioArt生物艺术的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/216463422
3. ^ 肥厚成包块状的称为瘢痕疙瘩
4. ^ 毛细血管稀少，只有少量小动脉和小静脉
5. ^ 从一个细胞类型到另一个细胞类型的转换
6. ^ Mansuo L. Hayashi, B. S. Shankaranarayana Rao, Jin-Soo Seo, Han-Saem Choi, Bridget M. Dolan, Se-Young Choi, Sumantra Chattarji, and Susumu Tonegawa. Inhibition of p21-activated kinase rescues symptoms of fragile X syndrome in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2007 July, 104 (27): 11489–94. PMC 1899186