Sekiranya anda memotong kaki dari seekor salamander, ia tumbuh kembali. Manusia, bagaimanapun, tidak boleh mengurus tipuan itu. Alasannya adalah jauh dari mudah, dan sedikit sebanyak masih misteri.
Sebagai contoh, "Kami benar-benar menghidupkan kembali epidermis," David Gardiner, profesor biologi perkembangan dan sel di University of California, Irvine, memberitahu Live Science, merujuk kepada lapisan atas kulit. "Lapisan usus kami, kami dapat menanam semula bit dan kepingan, tetapi kami tidak membina struktur yang lebih kompleks ini."
Gardiner telah mempelajari regenerasi salamander selama beberapa dekad, mencari mekanisme asas kuasa besar itu. Penjanaan semula manusia, katanya, mungkin masih di masa depan, tetapi tidak terlalu jauh - mungkin salah seorang pelajar siswazah semasa atau penyelidik pasca doktoral akan melancarkannya, dan penjanaan semula anggota akan menjadi sebahagian daripada alat perubatan.
Itulah sebabnya, secara teori, penyusunan semula anggota badan manusia perlu dilakukan. Dalam kulit, contohnya, jika luka tidak mendalam, tidak ada parut akibat proses penyembuhan yang menegangkan semula sel-sel kulit. Ia juga mungkin bagi manusia untuk menghidupkan kembali hujung jari jika sel-sel di bawah kuku masih utuh. Tulang akan bersatu jika anda menyambung semula kepingan, katakan, dengan skru atau pelakon. Golongan manusia juga boleh tumbuh untuk mengisi ruang dan membina semula beberapa struktur yang rosak.
Membesar seluruh anggota badan
Tetapi regenerasi anggota badan (jenis salamander yang dilakukan) lebih daripada sekadar menggantikan tisu. Untuk anggota badan untuk menjana semula, anda memerlukan tulang, otot, saluran darah dan saraf. Terdapat sel-sel stem dewasa, sejenis sel yang tidak dapat dibezakan yang boleh menjadi khusus, yang meregenerasi otot, tetapi mereka nampaknya tidak berfungsi. "Anda boleh menjana semula saluran darah dan juga saraf," kata Gardiner. "Tetapi seluruh tangan tidak boleh."
Stéphane Roy, pengarah makmal untuk pertumbuhan semula tisu di vertebrata di University of Montreal, menyatakan bahawa kulit, hati dan tulang tidak tumbuh semula dalam ertikata yang sama yang salamanders melakukannya.
"Manusia hanya boleh menggantikan lapisan kulit yang cetek, (iaitu sebenarnya proses yang dirujuk sebagai homeostasis)," katanya dalam e-mel. "Kebanyakan habuk di dalam rumah adalah sel kulit mati yang kami hilang."
"Hati juga agak berbeza daripada regenerasi anggota badan di salamanders," kata Roy. "Penjanaan semula hati adalah benar-benar hiperplasia kompensasi, yang bermaksud bahawa apa yang tersisa akan bertambah dengan saiz untuk mengimbangi apa yang hilang." Oleh itu tisu hati yang ada akan bertambah besar, tetapi jika seluruh hati hilang, ia tidak dapat tumbuh semula.
"Apa yang telah hilang tidak akan tumbuh semula, dan oleh itu anda tidak dapat memusnahkan hati, berbanding dengan anggota badan dalam salamander, yang boleh dipotong beberapa kali dan setiap kali anggota baru akan tumbuh semula."
Manusia mempunyai keupayaan untuk menjana semula
Gardiner, bagaimanapun, mengatakan manusia membina seluruh sistem organ dalam rahim; dari hanya beberapa maklumat genetik embrio manusia berkembang menjadi orang yang lengkap dalam sembilan bulan. Oleh itu, ada keupayaan terhad untuk memperbaharui perkara, dan itu menjadikan akal evolusi - manusia harus dapat menyembuhkan, katanya.
Di samping itu, jentera genetik yang mendasari dalam manusia dan salamander tidak berbeza, walaupun leluhur umum yang terakhir kita menyimpang pada zaman Devon, sekitar 360 juta tahun yang lalu. "Tidak ada gen khas untuk regenerasi," kata Gardiner. "Ada langkah-langkah yang mereka jalani dan sekurang-kurangnya salah satu langkah itu tidak berfungsi pada manusia."
Untuk menumbuhkan semula anggota badan, sel-sel perlu tahu di mana mereka berada - mereka berada di hujung jari dengan jari, atau mereka berada di sendi siku? - dan mereka perlu membina struktur yang betul dalam urutan yang betul. Salamanders mempunyai gen tertentu yang "dimatikan" pada manusia, kata Gardiner. Mungkin gen tersebut membolehkan pertumbuhan semula, atau sekurang-kurangnya membantu mengawal proses. Sesuatu pada masa evolusi manusia yang dipilih untuk menyatakan gen-gen tersebut dengan cara salamander. Tiada siapa yang tahu apa itu, katanya.
Pada tahun 2013, seorang saintis Australia, James Godwin, di Universiti Monash mungkin telah menyelesaikan sebahagian daripada misteri itu. Dia mendapati bahawa sel-sel, yang dipanggil makrofag, seolah-olah menghalang pembentukan tisu parut di salamanders. Macrophages terdapat pada haiwan lain, termasuk manusia, dan merupakan sebahagian daripada sistem imun. Fungsi mereka adalah untuk menghentikan jangkitan dan menyebabkan keradangan, yang merupakan isyarat kepada seluruh tubuh bahawa pembaikan diperlukan. Salamanders yang tidak mempunyai makrofag gagal membangkitkan semula anggota badan mereka, dan sebaliknya membentuk bekas luka.
Gardiner berkata kerja Godwin adalah satu langkah ke arah pemulihan regenerasi anggota badan. Selalunya salamander tidak mengalami tisu parut sama sekali. Apabila air mata manusia otot atau mendapat pemotongan yang mendalam, merosakkan tisu penghubung, bentuk tisu parut. Tisu parut ini tidak menawarkan fungsi yang sama dengan barangan asal.
"Jika saya boleh mendapatkan salamander kepada bekas luka yang benar-benar akan menjadi sesuatu," kata Gardiner, kerana itu akan memberi penerangan tentang mekanisme yang membuat manusia tidak dapat menumbuhkan semula anggota badan atau organ. Maka makrofag mungkin menjadi sebahagian daripada cerita, tetapi tidak semuanya.
Neotoni dan regenerasi anggota badan
Keupayaan untuk "tetap muda" boleh menambah wawasan lain ke dalam misteri regenerasi anggota badan. Salamanders Mexico, yang dipanggil axolotls, atau Ambystoma mexicanum, adalah neotenic, bermakna mereka mengekalkan ciri-ciri juvana menjadi dewasa. Ini sebabnya axolotls mengekalkan insang apabila mereka matang, sedangkan spesies salamander lain tidak.
Manusia juga mempunyai neoten, sebab itulah orang dewasa kelihatan seperti bayi kita sendiri berbanding dengan primata lain, dan kenapa kita mengambil masa yang lebih lama untuk matang, katakan, simpanse lakukan. Ada beberapa sambungan, mungkin, dengan neoten dan regenerasi. Gardiner menyatakan bahawa orang muda kelihatan lebih baik untuk menyembuhkan daripada yang lebih tua.
Selain itu, penyelidik di Sekolah Perubatan Harvard mendapati bahawa gen yang dipanggil Lin28a, yang aktif dalam haiwan yang tidak matang (dan manusia), tetapi ditutup dengan kematangan, mempunyai tangan dalam membolehkan tikus untuk meregenerasi tisu - atau sekurang-kurangnya untuk memulihkan hujung jari kaki dan telinga mereka. Sebaik sahaja haiwan berusia lebih daripada 5 minggu, mereka tidak dapat memperbaharui bahagian tersebut, walaupun fungsi Lin28a dirangsang. Lin28a adalah sebahagian daripada sistem kawalan haiwan untuk metabolisme - apabila dirangsang, ia dapat menjadikan haiwan menghasilkan lebih banyak tenaga, seolah-olah lebih muda.
Tetapi sifat sebenar sambungan belum difahami. Sedangkan semua salamanders dapat meregenerasi anggota badan, hanya axolotls yang neotenic, kata Roy.
Salamanders, terutamanya axolotls, boleh mengambil sel stem untuk mula menyusun semula anggota badan, dan jenis sel yang bertindak balas terhadap tapak luka juga kelihatan berkaitan dengan sama ada anggota badan boleh tumbuh semula. Gardiner dapat mendapatkan salamanders untuk mengembangkan anggota badan tambahan dengan merangsang pertumbuhan sel-sel saraf di lokasi luka.
"Ia mungkin ada kaitan dengan tindak balas imun yang kuat, atau pelepasan spesifik beberapa faktor pertumbuhan, atau gabungan kedua-duanya. Ini boleh menjadi sebahagian daripada soalan biofizik: anggota badan Salamander jauh lebih kecil daripada manusia, tetapi katak tidak dapat menaikkan semula mereka anggota badan, jadi ia mungkin bukan masalah persoalan, "kata Roy.
Misteri ini tetap satu - sekurang-kurangnya untuk sekarang.
Artikel asal pada Sains Live.
