聚集起篱蜥(fence lizard)、棕蝠(brown bat)、裸尾犰狳(naked-tailed armadillo)和其他的动物心脏进行研究,尽管这听起来像是巫婆的药方,但在加利福尼亚大学旧金山分校的某个实验室中,一场生物心脏的拾荒却切实进行着。
“我们起初想从动物园获取这些心脏样品,然而这条路并不顺利。”加利福尼亚大学旧金山分校的发育生物学家黄果说道,研究人员们渴望从自然历史博物馆的标本罐子里取到更好的样品。
为什么要进行这场生物心脏的拾荒?黄果和同事想在整个动物界检查一下心脏细胞中的染色体数量,因为我们的心脏里有个奇怪的现象:几乎所有的人体细胞都是二倍体(diploid),即从双亲那各得一套,一共两组染色体;但是我们的心脏细胞大多是多倍体(polyploid),也就是说从父亲或母亲那遗传到两套或两套以上的染色体。
在检验得到的心脏之后,黄果的团队发现:心脏中多倍体细胞的比例变化是有规律的,沿着鱼类-蜥蜴类爬行动物-两栖动物-鸭嘴兽这样的过渡物种-哺乳动物这条链,多倍体的比例逐渐增大。
这个发现与我们息息相关,因为最近对老鼠和斑马鱼(zebra fish)的研究表明,含有更多二倍体细胞的心脏(如斑马鱼的心脏)能再生和自愈;而像人类和小鼠这样的心脏拥有更多多倍体细胞,则不能再生和自愈。
是什么让心脏拥有更多的多倍体细胞,从而阻碍了心脏再生呢?“这其实是一个‘百万美元难题’。”
而黄果的团队找到的一个可能原因是:甲状腺激素在从中作祟。这种激素能调节我们的新陈代谢、让我们维持恒定的体温。当黄果的团队向养有斑马鱼的鱼缸里加入额外的甲状腺激素时,它们的小心脏就不能再生了;反之,当他们对小鼠进行基因编辑,使它们的心脏对甲状腺激素不敏感时,小鼠的心脏就可以在受伤之后就再生了。
“我们观察到,心脏功能在受伤后会随着时间的推移而改善,而对照组的小鼠心脏功能则没有改善”。实验结果发表在《科学》(Science)杂志上。
这能修复人类心脏吗?也许可以从调控甲状腺激素水平开始尝试。“我们知道,仅仅控制甲状腺激素可能还不足以治愈心脏疾病的,至少不能完全促使心脏再生。如果可以找出这个过程中的其他主要因素,我们也许就能做得更好。”黄果说。
编辑:李晨琰
责任编辑:顾军
来源:翻译自《科学美国人》“科学60秒”