青蛙发育过程(青蛙属于不完全变态吗)

非洲爪蟾和墨西哥钝蝾螈

一种罕见的蝾螈，墨西哥钝口蝾螈，生活在墨西哥中部的米尔科湖。在野外，钝口蝾螈不会变形:它们的成虫和幼虫在外表上非常相似。钝蝾螈的身体一生都有再生能力(比如肢体再生)。再生过程可能需要几个月，新的肢体和原来的没有区别，功能健全，没有疤痕。这种现象在蝾螈中很常见，但在其他脊椎动物中非常罕见。

在大西洋的另一边，非洲爪蟾生活在撒哈拉以南非洲的湿地上。与蝾螈不同，非洲爪蟾经历了蜕变:蝌蚪变成蟾蜍，失去了大部分再生能力。成年非洲爪蟾的腿被切断后，会逐渐被尖尖的、不分节的软骨代替，类似狼獾。

由分子病理学研究所的艾莉·田中和苏黎世联邦理工学院的芭芭拉·特劳特莱因领导的国际团队对蝾螈和青蛙之间的差异感到困惑，因此他们在细胞和分子水平上开展了相关研究。

当钝头蝾螈失去附肢时，同种类型的细胞会聚集在一起形成芽基。这是一团去分化的细胞，它们能以复杂的方式重建失去的肢体。从肌腱到骨骼、软骨和韧带，来自芽基的干细胞使所有组织都能再生。欧洲分子生物学实验室的博士后Tobias Gerber说，“我们发现非洲爪蟾的芽基不能产生再生干细胞，但再生干细胞是再生附肢所必需的。钝头蝾螈似乎有一些额外的机制来帮助它再生。”

爪蟾芽基的奇怪行为有两种可能的解释:细胞内部机制阻止其回到干细胞阶段；或者非洲爪蟾体内的某些机制(比如免疫系统)有问题。论文第一作者tzi-杨林说，“我们想知道当成年非洲爪蟾的芽基细胞脱离原始环境后会发生什么。我们将芽基的细胞移植到蝌蚪正在发育的肢芽中，结果表明，即使在这种无限制的发育环境中，成年的芽基也无法产生有功能的肢体。”

随后，研究人员使用单细胞RNA测序方法，试图找出成年爪蟾芽基、胚胎肢芽(非洲爪蟾)和钝口蝾螈芽基细胞中哪些基因表达不同。他们发现，成年爪蟾软骨的再生不仅不同于其胚胎阶段，而且在分子水平上也不同于钝口蝾螈。即使将基于成体芽的细胞移植到蝌蚪的肢芽中，它们的基因表达也没有跟上。这些细胞仍然没有反应，没有形成肢体，这表明它们无法从根本上被重新编程。

这项研究为再生的分子基础提供了新的见解，对再生医学具有重要意义。“当我谈到钝头蝾螈再生的研究时，我想到的第一个问题总是‘为什么人类不能再生四肢？’”研究人员说，“我们以非洲爪蟾为基石，来理解为什么人类等其他动物的再生能力如此有限。艾莉·田中补充说:“我们的研究首次测试了钝口蝾螈和非洲爪蟾的细胞是否可以以同样的方式形成再生干细胞。”最后，我们希望这项工作可以帮助人们了解哺乳动物的再生。"