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(2023-08-01 15:46:48)
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美西螈：可赞誉的能再生它的身体并呆着看起来永远年轻的两栖动物
2023/8/1
墨西哥蝾螈是仅在两个湖泊中被发现并被考虑为是临界濒危的，污染和入侵的捕食者推动该物种的减少。
墨西哥蝾螈（Ambystoma mexicanum）保留它的幼虫特征，赋予它可爱的外观。
它生活的地方：墨西哥城附近的霍奇米尔科湖和查尔科湖
它吃什么：各种小型无脊椎动物以及一些小鱼
它几乎还能再生它的身体的任何部分，包括它的四肢、眼睛甚至它的大脑的一部分，这使得它对研究再生生物学的科学家极大感兴趣。
美西螈是如此可爱的它是墨西哥的国家两栖动物，出现在 2021 年发布的 50 比索钞票上。
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然而，由于野外只剩下50到1000只和一个不断减少的数量，它在国际自然保护联盟（IUCN）红色名录上被考虑为极度濒危物种。仅限于墨西哥城南部的几个湖泊，由于引入入侵性捕食者和污染它面临着栖息地丧失。
提高这个物种的形象在某种程度上帮助保护该物种，但也一直在承担改善它生活的地方的水质的工作，鼓励为该物种创造栖息地的传统农业。
诡异东西美西螈能再生长大脑而新的映射揭示它们的再生秘密
由于它们的来再生的能力，美西螈被研究人员大量研究。(Image credit: Paul Starosta via Getty Images)
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Conversation
美西螈（Ambystoma mexicanum）是一种以它的来再生它的脊髓、心脏和四肢的能力闻名的水生蝾螈。这些两栖动物也在它们整个一生中很容易的制造新的神经元。1964年，研究人员观察到了成年的美西螈可以再生它们的大脑的部分，即便一个大部分被彻底的切除。但一项研究发现了美西螈脑再生有一个来重建原始组织结构的有限能力。
如此美西螈在受伤后怎样能完美的再生它们的大脑呢？
作为一名研究在细胞水平上再生的研究人员，我和我在苏黎世联邦理工学院特留特雷恩实验室和在维也纳分子病理学研究所田中实验室的同事好奇了是否美西螈能够再生它们的大脑中所有不同细胞类型，包括连接一个大脑区域到另一个大脑区域的连接。在我们最近发表的研究中，我们创建了一个构成美西螈大脑一部分的细胞的图谱，揭示它再生和跨物种大脑进化的方式。。
为什么观察细胞？
不同的细胞类型有不同的功能。它们能够在某些角色中特别化，因为它们每个都表达不同的基因。了解大脑中什么类型的细胞和它们做什么帮助阐明大脑如何工作的全面图片。它还允许研究人员来做出跨演变的比较，并尝试来发现跨物种的生物学趋势。
一种来了解哪些细胞正在表达哪些基因的方法是通过用一种叫单细胞RNA测序（scRNA-seq）的技术。该工具允许研究人员来计算一个特定样本的每个细胞内活性基因的数目。这提供每个细胞当它被收集时正在做的活动的“快照”。
该工具在了解在动物大脑中存在的细胞类型中一直是有用处的。科学家们已经在鱼类、爬行动物、小鼠甚至人类中用了单细胞RNA测序。但是大脑进化难题的一个主要片一直是缺失的：两栖动物。
映射美西螈的大脑
我们的团队决定来集中在美西螈的端脑上。在人类中，端脑是大脑的最大分区并包含一个叫新皮层的区域，该区域在动物行为和认知中起一个关键角色。在最近的进化过程中，与其他大脑区域相比新皮层的大小已经大大的增加。同样，构成端脑整体的细胞类型有高度的多样化，并且随着时间复杂性生长了，使该区域成为一个来研究的有趣领域。
我们用单细胞RNA测序来识别构成美西螈端脑的细胞的不同类型，包括不同类型的神经元和祖细胞，或者能分裂成更多自身或转化为其他细胞类型的细胞。我们识别了当祖细胞变成神经元时哪些基因是活跃的并发现了许多基因在变成成熟神经元之前通过一种叫发神经元（neuroblasts）的中间细胞类型------以前不知道存在于美西螈中。
然后，我们通过去除它们的端脑的一部分来测试美西螈再生。用一个特别化的单细胞RNA测序方法，我们能够来捕获和测序所有处于不同再生阶段的新细胞，在受伤后从1周到12周。最终，我们发现了所有被移除的细胞类型都已经被完全恢复。
我们观察到大脑再生发生在三个主要阶段。第一阶段从祖细胞的数目中的一个快速增加开始，这些细胞中的一小部分激活一个伤口愈合过程。在第二阶段中，祖细胞开始来分化成发神经元。最后，在第三阶段中，发神经元分化成被最初丧失的神经元的相同类型。
令人惊讶的是，我们还观察到在被移除的区域和大脑的其他区域之间被切断的神经元连接已经被重新连接了。这种再连线表明再生区域也已经再获得它的原始功能。
两栖动物和人类大脑
将两栖动物添加到进化难题允许研究人员来推断大脑和它的细胞类型如何已经随时间变化了以及再生背后的机制。
当我们将我们的美西螈数据与其他物种比较时，我们发现了它们的端脑中的细胞显示与哺乳动物参与记忆形成的大脑区域海马体和参与嗅觉的大脑区域的嗅觉皮层强的相似性。我们甚至在一种美西螈细胞类型中发现了对新皮层的一些相似性，新皮层是人类中直觉、思想和空间究因的闻名大脑区域。这些相似性表明大脑的这些区域可能是进化的保守的或者在进化过程中呆着可比较的，并且哺乳动物的新皮层可能在两栖动物的端脑中有一个祖先细胞类型。
人类大脑解剖。
虽然我们的研究揭示大脑再生的过程，包括涉及哪些基因和细胞最终如何变成神经元，但我们仍然不知道是什么外部信号启动这一过程。此外，我们不知道是否我们识别的过程仍然对后来进化的动物如小鼠或人类）是可以获得的。
但我们并不是单独解决大脑进化难题。哥伦比亚大学的托斯彻思实验室探索了另一种蝾螈（Pleurodeles waltl）中细胞类型的多样性，而中国广东医学科学院的费（Fei）实验室和生命科学公司BGI的合作者探索了细胞类型如何在美西螈前脑中空间上被排列的。
识别在美西螈脑中的所有细胞类型也帮助再生医学中为创新研究铺平道路。小鼠和人类的大脑很大程度上已经丧失了它们的来自我修复或再生的能力。严重脑损伤的医疗干预目前集中在药物和干细胞疗法上来提升或促进修复。检查允许美西螈来完成近乎完美再生的基因和细胞类型可能对改善严重损伤治疗和解锁人类中的再生潜力是关键。
最初发表于The Conversation。
https://www.livescience.com/axolotls-can-regenerate-their-brains
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