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對於大多數脊椎動物來說，當它們失去其中一個肢體後，是不可能再重新長出一個完好的肢體的。但自然界中也存在少數幸運的物種，比如我們最熟悉的壁虎，還有蠑螈和蝌蚪，它們都有能力完全再生複雜的身體部位。
了解這些脊椎動物斷肢再生的分子機制，可能是開發新型再生醫學的關鍵，使科學家們有可能找到治癒人類損傷的脊柱和其他嚴重受損組織的方法。
最近，來自芝加哥大學和聯邦大學帕拉分校的研究人員，在英國《皇家學會學報B刊》上發表的一項新的研究，首次探索了西非肺魚尾巴的這種再生能力，並發現這個過程與蠑螈的尾巴再生有許多相同的特徵。研究結果表明，肺魚的這種再生能力，也可能存在於它們和蠑螈的共同祖先身上，這為更好地理解肢體再生機制提供了一個新的機會。
有人提出了這麼一個問題，如果肺魚和蠑螈的共同祖先有再生能力，而由這個共同祖先進化而來的其他動物，它們的再生能力為何會丟失了？更進一步來思考，人類和肺魚也有共同祖先，這個共同祖先是否也有再生能力？如果有，在人類這一進化分支上，為什麼會丟失了再生能力？
在完成進化生物學的博士後研究後，研究論文的第一作者伊戈爾·施耐德博士（Igor Schneider, Ph.D.）接受了巴西貝倫的一個教師職位，在那裡他專注於探究亞馬遜雨林的多樣性。他開始對探索新動物模型的進化特徵感興趣，並最終將注意力集中在再生生物學上。他開始探索肺魚的再生機制，首先是在南美物種中，然後是在西非肺魚。
「當我們談論蠑螈如何重新長出失去的尾巴時，我們談論的是各種組織的再生，」施耐德博士說，脊椎，脊髓，肌肉，這是一個非常複雜的結構。哺乳動物、鳥類和大多數爬行動物不能再生出那樣的組織，但蠑螈可以。我們知道這是如何發生的一些生物學知識，但我們不太了解它是如何進化的，或者何時進化的。我們的祖先有能力再生失去的肢體嗎？我們是在進化的過程中失去了這種能力，還是蠑螈在後來獲得了這種能力？
回答這個問題的一個方法是確定人類和蠑螈的共同祖先中是否存在這種特徵。為了做到這一點，研究人員採用了系統發育的方法，尋找其他具有類似再生特性的親屬。而肺魚的獨特之處在於，它們是「我們人類最親近的魚類表親，」施耐德說，它們可以再生尾巴。這讓我們可以探索這種再生能力是否也可能存在於我們共同的祖先身上，而無需深入到我們的系統進化樹中。
肺魚是一種理想的模式，原因不止一個。「通過這種動物，我們可以更容易研究這個問題，而且在實驗室裡也很容易管理，」內爾舒賓博士說，他是內爾·R·本斯利傑出的組織生物學和解剖學服務教授。肺魚與人類的關係比斑馬魚等其他具有再生能力的普通物種更為密切。例如，肺魚的鰭上有一個肱骨，就像我們上臂的骨頭一樣。他們的肺和我們的差不多。有一系列特徵表明，這些動物比斑馬魚與我們的關係更為密切。
美西鈍口螈研究人員最初面臨的挑戰是從頭開始把肺魚建立為一個模型，學習如何在實驗室環境中研究這種魚，取樣組織並獲得DNA測序數據，以更清楚地了解這種動物的遺傳學，並在一個全新的物種中測試新的抗體和技術。
他們發現西非肺魚不僅能夠完全再生失去的尾巴，而且這種再生利用了與兩棲動物肢體再生相似的分子機制。這包括一個重要的信號分子，Shh，它在胚胎發育期間大腦和身體的生長和組織中起著關鍵作用。這為這種類型的再生存在於這些物種和人類的共同祖先中的假說提供了支持。
但也許比再生過程中的相似之處更有趣的是它們之間的差異。」「我發現特別有趣的是肺魚特有的尾巴再生的一些方面，」施耐德說這些動物以擁有40倍於人類的巨大基因組而聞名，因為它們的基因組中含有大量像病毒一樣衍生的DNA元素，稱為跳躍基因。
在再生過程中，有些基因會啟動，但我們不知道是因為它們與這個過程中的其他關鍵基因很接近，還是因為這些基因積極參與再生。在兩棲動物的再生過程中也發現了一些這樣的現象，因此這就引出了一個問題：這些跳躍基因是否在再生過程中起到了特殊的作用。
研究人員說，這種新的動物模型除了能提供關於這種特性的進化起源的見解外，還將有助於進一步拓展再生醫學領域。施耐德說：「通常情況下，當你有有限的模型時，你會試圖很好地理解一個給定物種的過程，然後將你所學到的東西外推到其他物種身上。」但是你可能會遇到一些你正在研究的物種所特有的東西，這些東西並不總是適用於其他動物。以比較的方式理解再生等現象，觀察其他生物是如何做到這一點的，可以幫助我們找到再生的一般主題。
進一步闡明肺魚和其他物種肢體再生的進化，以及它們的潛在機制，可能會發現治療嚴重創傷、脊髓損傷和截肢的新方法。「最終，我們試圖了解這些物種用來進行再生過程的祖先工具箱，」內爾舒賓博士，這將有助於我們弄清楚我們作為人類在遺傳和細胞水平上丟失了哪些部分，更重要的是，我們可以重建哪些部分？