Om du skär benet av en salamander växer det tillbaka. Människor kan dock inte hantera tricket. Skälen är långt ifrån enkla, och till viss del är det fortfarande lite av ett mysterium.
"Vi regenererar faktiskt riktigt bra; vår epidermis, till exempel," sa David Gardiner, professor i utvecklings- och cellbiologi vid University of California, Irvine, till Live Science, med hänvisning till det översta hudskiktet. "Våra tarmfoder, vi kan förnya bitar och bitar. Men vi förnya inte dessa mer komplexa strukturer."
Gardiner har studerat salamanderförnyelse i decennier och sökt den underliggande mekanismen för superkraften. Mänsklig förnyelse, sade han, är sannolikt fortfarande i framtiden, men inte för långt borta - det är möjligt att en av hans nuvarande forskarstuderande eller postdoktorella forskare kommer att knäcka den, och lemförnyelse kommer att vara en del av den medicinska verktygssatsen.
Det beror på att det i teorin bör vara möjligt att återväxa en mänsklig lem. I huden, till exempel, om nedskärningarna inte är djupa, kommer det inte att bli ärr på grund av läkningsprocessen som regenererar hudceller. Det är också möjligt för människor att återskapa fingrarna om cellerna under naglarna fortfarande är intakta. Ben kommer att stickas ihop om du går igen i bitarna, säg, med en skruv eller en gjutning. Mänskliga lever kan också växa för att fylla utrymmet och återuppbygga en del av strukturen som skadades.
Växer en hel lem
Men lemregenerering (av den typ som salamandrar gör) är mer än bara att ersätta vävnad. För att en lem ska regenerera behöver du ben, muskler, blodkärl och nerver. Det finns vuxna stamceller, en slags odifferentierad cell som kan bli specialiserad, som regenererar muskler, men de verkar inte aktivera. "Du kan regenerera blodkärl och till och med nerver," sade Gardiner. "Men hela armen kan inte."
Stéphane Roy, chef för laboratoriet för vävnadsförnyelse i ryggradsdjur vid universitetet i Montreal, konstaterade att hud, lever och ben inte regenererar i samma mening som salamandrar gör det.
"Människor kan bara ersätta det ytliga skiktet av huden (som faktiskt är en kontinuerlig process som kallas homeostas)," sade han i ett e-postmeddelande. "Det mesta av dammet i ett hus är döda hudceller som vi förlorade."
"Lever är också helt annorlunda än lemförnyelse hos salamandrar," sade Roy. "Leverregenerering är verkligen kompensatorisk hyperplasi, vilket innebär att det som finns kvar kommer att växa i storlek för att kompensera för det som går förlorat." Så levervävnaden som finns där kommer att växa större, men om hela levern förlorades, kunde den inte återuppbyggas.
"Det som har gått förlorat kommer inte att växa igen, och därmed kan du inte amputera levern, i motsats till lemmar i en salamander, som kan amputeras flera gånger och varje gång en ny lem kommer att regenereras."
Människor har förmågan att regenerera
Gardiner sade dock att människor bygger hela organsystem i livmodern; från bara någon genetisk information utvecklas ett mänskligt embryo till en komplett person på nio månader. Så det finns en begränsad förmåga att växa igen saker, och det är evolutionsmässigt - människor måste kunna läka, sa han.
Dessutom är den underliggande genetiska maskinen i en människa och en salamander inte så annorlunda, även om vår senaste gemensamma förfader divergerade under Devoniska perioden, för ungefär 360 miljoner år sedan. "Det finns inga speciella gener för förnyelse," sade Gardiner. "Det är dessa steg de går igenom och åtminstone ett av dessa steg fungerar inte hos människor."
För att återväxta ett lemmar måste cellerna veta var de är - är de längst upp i en lem vid fingrarna, eller är de i armbågsleden? - och de måste bygga rätt strukturer i rätt ordning. Salamanders har vissa gener som är "stängda av" hos människor, sade Gardiner. Kanske de generna möjliggör regenerering, eller åtminstone hjälper till att kontrollera processen. Något i människors evolutionära förflutna valt mot att uttrycka dessa gener som salamandrar gör. Ingen vet vad det var, sa han.
2013 kan en australisk forskare, James Godwin, vid Monash University ha löst en del av det mysteriet. Han fann att celler, som kallas makrofager, verkar förhindra uppbyggnad av ärrvävnad i salamandrar. Makrofager finns i andra djur, inklusive människor, och är en del av immunsystemet. Deras funktion är att stoppa infektioner och orsaka inflammation, vilket är signalen till resten av kroppen att reparation behövs. Salamandrar som saknade makrofager lyckades inte regenerera sina lemmar och bildade istället ärr.
Gardiner sa att Gudwins arbete var ett steg mot att förstå förnyelse av lemmarna. Vanligtvis utvecklar salamandrar inte ärrvävnad alls. När en människa river en muskel eller får ett djup tillräckligt klippt, skadligt bindväv, bildas ärrvävnad. Denna ärrvävnad erbjuder inte samma funktionalitet som de ursprungliga sakerna.
"Om jag kunde få en salamander till ärr som verkligen skulle vara något," sa Gardiner, för det skulle kasta ljus på mekanismen som gör att människor inte kan växa igen en lem eller organ. Så makrofager kan vara en del av historien, men inte allt.
Neotoni och lindregenerering
Förmågan att "förbli ung" kan lägga till en annan inblick i mysteriet om lemförnyelse. Mexikanska salamandrar, kallad axolotls, eller Ambystoma mexicanum, är neoteniska, vilket innebär att de behåller unga drag i vuxen ålder. Det är därför axolotlar behåller gälarna när de mognar, medan andra salamanderarter inte gör det.
Människor har också neoteny, vilket är anledningen till att vuxna ser mer ut som vårt barn själva än vad som är fallet med andra primater, och varför vi tar längre tid att mogna än, säger, schimpans. Det finns kanske någon koppling till neoteny och förnyelse. Gardiner konstaterar att yngre människor verkar bättre kunna läka än äldre.
Dessutom fann forskare vid Harvard Medical School att en gen som heter Lin28a, som är aktiv i omogna djur (och människor), men stänger av med mognad, har en hand i att möjliggöra för möss att regenerera vävnad - eller åtminstone återuppväcka tips om deras tår och öron. När djuren var mer än 5 veckor gamla, kunde de inte växa igen dessa delar, inte ens när Lin28a-funktionen stimulerades. Lin28a är en del av djurets kontrollsystem för metabolism - när det stimuleras kan det få ett djur att generera mer energi, som om det var yngre.
Men den exakta karaktären av anslutningen är inte förstådd ännu. Medan alla salamandrar kan regenerera lemmarna är endast axolotlar neoteniska, konstaterade Roy.
Salamandrar, särskilt axolotlar, kan rekrytera stamceller för att börja återväxt av lemmar, och de typer av celler som reagerar på ett sårplats verkar också vara kopplade till om lemmarna kan växa igen. Gardiner kunde få salamandrar att växa extra lemmar genom att stimulera tillväxten av nervceller på ett sårställe.
"Det kan ha att göra med ett starkt immunsvar, eller den specifika frisättningen av vissa tillväxtfaktorer, eller en kombination av båda. Det kan delvis vara en fråga om biofysik: Salamanderlemmar är mycket mindre än människor; grodor kan dock inte förnya sina lemmar, så det kanske inte bara är en fråga om storlek, ”sa Roy.
Detta mysterium förblir ett - åtminstone för nu.
Originalartikel om Live Science.
