【新唐人北京时间2023年07月01日讯】二百多年前，意大利生物学家斯帕兰札尼（Lazzaro Spallanzani）对一些具有“受伤越重，再生越快”奇特能力的动物进行研究，但碍于当时科技和工具限制，没有解开这种奇特现象的机理。今天，台湾的科研团队在斑马鱼身上解开了这一谜团。
台湾中央研究院（中研院）细胞与个体生物学研究所和物理研究所，共同组成跨领域团队，以斑马鱼（Zebrafish）作为动物试验模型进行研究。他们发现，斑马鱼是利用尾鳍的机械波（力学波）侦测受伤的位置，调控伤口愈合和再生。这一研究成果发表在今年6月的《自然》杂志上。
论文中提到，肢体再生的第一步是伤口愈合，该过程被称为“上皮化”。上皮在形成过程中，上皮细胞会快速迁移，但不增殖，并在几小时内覆盖整个伤口，防止出现感染和最大限度减少疤痕形成。
论文中还提到，上皮细胞的集体细胞迁移（CCM）现象在大多动物的寿命中发挥着关键作用，包括胚胎发育、伤口修复和应对癌症侵袭等，再加上其生物学相关性和治疗潜力，成功引起了生物学家和物理学家的关注。
因此，这次中研院团队希望透过研究斑马鱼伤口愈合情况，解开二百多年来的谜团。斑马鱼是一种广受欢迎，且具观赏性的热带淡水鱼。这种鱼同时在科研领域上是一种重要的有脊椎类生物，经常被科学家用于研究生物体的再生能力。
实验中，团队截断成年的斑马鱼尾鳍，进行全面活细胞成像。成年斑马鱼尾鳍共有16至18条骨射线组成，两侧被基底上皮细胞（BEC）覆盖。尾鳍上覆盖有分层上皮细胞，最外层为浅表上皮细胞（SEC）。
研究人员利用三维延时摄影去观察斑马鱼截断尾鳍上残留的BEC动态，发现BEC迁移到截肢平面以覆盖伤口，伤口附近的细胞累积形成延伸的隆起，但伤口远处的细胞当时则保持不动。
随后，相邻不动的BEC逐渐加入集体迁移，伤口附近的细胞逐渐减慢运动。这种迁移大约在1至2个小时内停止。
他们还观察到，细胞向伤口部位的连续运动，表明每个细胞在靠近伤口部位的前一个细胞拉伸后，有逐渐被激活的现象。
为了确定截断水平（严重程度）对伤口恢复造成的影响，他们对尾鳍分别进行远端截段（DA）、中间截段（MA）和近端截段（PA）实验。
结果发现，BEC平均速度与截断水平呈现正相关，受伤越重（失去的组织越多）BEC的迁移速度越快，且通常在截断后25分钟达到最大速度。
另外，他们为了观察斑马鱼细胞增殖、再生能力，将普通的斑马鱼和基因改造的斑马鱼（krt19）进行尾鳍截断（部位相似），并观察它们的恢复情况。
结果显示，普通斑马鱼的细胞增殖速度、再生能力前期要快过krt19，原因是krt19身上的过氧化氢酶基因导致，但两者的伤口皆在头三天出现快速愈合，并在一周内快速生长出新的尾鳍，随后生长速度渐缓，约21天后恢复至最初相似的模样。
他们还监测到尾鳍截肢时基底上皮细胞的集体迁移（CCM）引起的机械波，以均质的波速进行移动，密度波与细胞迁移成相反的方向传播，并通过上皮细胞进行拉伸出现传播现象，该波浪一般在2小时内停止传播。
最后，该团队推测这种机械机制可能出现在其它再生动物中，也可能出现在胚胎和原肠胚形成，未来可能进一步用于伤口治疗和组织生成。
论文主要作者、生物学博士陈振辉（Chen-Hui Chen）对中研院的新闻室表示，这种跨领域的合作需要“不寻常的勇气”，因为生物学家和物理学家讲的是完全不同的学术语言，有着不同的思考方式，经常需要开会讨论，但这次物理学家设计出简单实验，去验证复杂的生物现象。
共同作者、物理学博士林耿慧（Keng-Hui Lin）解释说，当代生物学逐渐演变成量化的科学，可以透过数学模型来解释生物现象，这让生物学领域也逐渐在寻找物理原则，但这些新兴的课题都不在传统学科领域的范畴。因此，跨领域的合作虽然具挑战性，但也带来解决关键问题的机会。
（转自大纪元/责任编辑：叶萍）
