斑马鱼教你如何自愈脊髓,楼燕可10个月飞行不着陆

来源:锦绣大地的动物世界 2018-07-10 10:48:59

甭管你是谁,只要伤到脊髓,你差不多就是个废人了。自愈什么的,除非你去尼泊尔找古一大师,然而人家已经挂了。但是斑马鱼却拥有这样的超能力。

这种鱼厉害了,科学家们决定仔细研究它们能自愈脊髓的奥义。

杜克大学的科学家们已经发现了一种修复脊髓专用的蛋白质,他们的研究已经发表在《科学》杂志上,这将为人类组织修复带来重大突破。

水下金刚狼/死侍热带鱼

“这是大自然中最无与伦比的再生能力之一,”杜克大学细胞生物教授,Regeneration Next项目负责人Kenneth Poss说。“目前我们修复损伤组织的手段非常有限,我们要研究像斑马鱼这样的生物来寻找模拟再生的新线索。”

研究团队的关键就是调查受伤之后的基因活动变化。在受伤后,几十种基因都被打了一针鸡血,但是一种叫做CTGF(connective tissue growth factor,结缔组织生长因素)的基因尤其吸引科学家们的目光。

如同超级英雄,斑马鱼在遭受严重脊髓受伤后,细胞会在断裂处形成一座桥梁,延伸出长于自身几十倍的长度。在接下来的八周左右,神经细胞会慢慢长出来,直到修复断裂处,损伤完全被修复。

形成桥梁的支撑细胞叫做神经胶质,里面发现了大幅升高的CTGF水平。

“我们很吃惊,在受伤后它只出现在一部分神经胶质里。我们认为这些神经胶质细胞和这种基因一定非常重要,”研究第一作者Mayssa Mokalled说。

它们确实很重要,当研究者删除CTGF基因时,斑马鱼就无法再生了。

人是人妈生的,鱼是鱼妈生的,但是两者的基因很像

人类和斑马鱼大部分蛋白质编码基因是一样的,包括CTGF。人类的CTGF蛋白质90%的氨基酸结构跟斑马鱼的相同,把人类的CTFG添加到鱼的受伤部位后,也辅助了再生。团队发现斑马鱼的自愈情况丝毫没有受到影响。

“本来已经是一条废鱼了,结果又重新游了起来。这种蛋白质的效果简直amazing,” Mokalled说。

目前来说,这并不意味着CTGF在人身上也能愈合严重损伤,部分原因是瘢痕组织的形成不同。

研究者们将在哺乳动物上开展实验,Poss解释到最关键的可能是控制蛋白质而非组成蛋白质。

“我不认为CTGF就是最终的答案,但是这是我们手头所拥有的利器,可以敲开新发现的大门,找到改进再生的方法,”Poss说。

一些普通的楼燕(Apus apus)能够持续飞行10个月而从不休息一下,这也创下了一项新的世界纪录。研究人员报告说,这项破纪录的“拉力赛”就发生在这些鸟类从斯堪的纳维亚半岛向中非的迁徙过程中。他们在10月27日出版的《当代生物学》上报告了这一研究成果。

鸟类学家和鸟类爱好者从上世纪60年代便开始推算普通楼燕的长距离迁徙能力。例如,人们曾看到这些小鸟填满了利比里亚的天空,但却从未在附近发现任何可供这些楼燕落脚的栖息地。

研究人员在这些体重40克的小鸟身上附上了带有微型数据记录器和加速计的标签,从而记录了它们在迁徙旅程中的飞行路线及飞行活动。研究人员对13只在瑞典南部捕获的普通楼燕在迁徙、过冬过程的飞行状态开展了最长两年的追踪。

普通楼燕属于雨燕科雨燕属,其模式产地在瑞典,是一种常见鸟类。模式产地是指对物种定名的时候,用来定名的原始标本产地。

研究人员发现,一些楼燕在冬季的飞行过程中,曾于夜晚短暂地着陆,但依然保持99%的时间在空中飞行。而其中有3只楼燕在整个10个月的过程中从未落地一次。

森帕赫市瑞士鸟类学研究所Felix Liechti表示:“这些长时间的飞行如今得到了证实,而每个人之前对此都曾怀疑过相当长一段时间。”

其他鸟类也能够保持长时间在空中飞行。阿尔卑斯山雨燕(Tachymarptis melba)在迁徙过程中能够半年不落地。而体型更大的军舰鸟(Fregata minor)在飞离厄瓜多尔海岸后,可以为了在海上搜寻食物而两个多月不着陆。它们甚至能够一边飞行一边睡眠。但在所有鸟类当中,普通楼燕是无与伦比的。

Hedenstrom等人的最新研究表明,它们每年只在繁殖季节在地面上停留两个月时间,此后就飞离欧洲前往非洲过冬,然后再返回欧洲繁殖,在这迁徙、过冬的10个月内,它们几乎从不落地。

“这项发现大大推进了我们所知道的动物生理机能的边界,”Hedenstrom在一份声明中说,“10个月是我们已知任何鸟类的最长飞行时间,它是一项新纪录。”

这项研究的联合作者、瑞典隆德大学生物学家Anders Hedenstrom表示:“普通的楼燕已经进化成为了非常有效的飞行者,其流线型的身体与狭长的翅膀,能够以很低的成本产生升力。”这些鸟类甚至能够在空中进食——捕食飞行的白蚁、蜘蛛和其他空中昆虫作为“空中餐”。

普通楼燕的寿命较长,最长的纪录是20岁。Hedenstrom说,按20岁计算,“它们的累计飞行距离可以往返月球7次了”。

普通楼燕的飞行活动似乎在白天比在夜里少,研究人员猜测,这很可能是这种鸟在白天借助温暖气流乘风而飞。Hedenstrom指出,普通的楼燕已经适应了低能耗的生存方式,但他的团队目前还不清楚这些小鸟是否也能够在飞行时睡觉。

Hedenstrom说,他们还不是很清楚,但他们推测普通楼燕可能像军舰鸟或其他鸟那样边飞边睡觉。每天的黎明或黄昏时分,普通楼燕都要飞到两三千米的高处,然后缓慢滑翔飞行,也许就是在这滑翔期间小睡一会。

德国Seewiesen马普学会鸟类学研究所神经生物学家Niels Rattenborg表示:“大多数动物都能够承受睡眠时间戏剧性地减少带来的后果。”他说:“但这些鸟类似乎在进化过程中发现了一个诀窍,能够让睡眠少得可怜。”

如果没有日新月异的追踪设备,关于这些小鸟的秘密可能仍然是个未解之谜。美国阿莫斯特市马萨诸塞大学生态学家Bill Deluca表示:“随着技术的发展,仪器设备的尺寸越来越小,这使得我们能够测量更小的物种,从而揭示令人震惊的迁徙技艺。”

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