全站搜尋 電子雜誌搜尋

AD

不錯過任何知識訊息,立即加入國家地理官方Telegram

Dec. 29 2020

科學家大感驚訝,原來美洲短吻鱷也能再生斷掉的尾巴!

1
  • 幼年時期的美洲短吻鱷很弱小,是鳥類、浣熊和其他短吻鱷的獵物。有一項研究發現,牠們的尾巴可以部份再生,而尾巴對行動能力至關重要。PHOTOGRAPH BY KEITH LADZINSKI

一項研究發現,幼短吻鱷斷尾後能重新長出最多23公分的新尾巴。在擁有再生能力的動物之中,短吻鱷是體型最大的。

幼年時期的美洲短吻鱷很弱小,是鳥類、浣熊和其他短吻鱷的獵物。有一項研究發現,牠們的尾巴可以部份再生,而尾巴對行動能力至關重要。PHOTOGRAPH BY KEITH LADZINSKI

幼年時期的美洲短吻鱷很弱小,是鳥類、浣熊和其他短吻鱷的獵物。有一項研究發現,牠們的尾巴可以部份再生,而尾巴對行動能力至關重要。PHOTOGRAPH BY KEITH LADZINSKI

當生物學家久住健郎(Kenro Kusumi)打開那個神祕的包裹時,他發現一個泡菜罐,裡頭裝著乙醇和一截看起來有點畸形的短吻鱷尾巴。

久住健郎在亞歷桑那州立大學實驗室的研究也包括了蜥蜴尾巴的再生。所以他看過許多不尋常的動物附肢──但2017年10月寄到他手上的這一個,卻異常突出。這截尾巴已經褪色,末端稍微有點分岔,鱗片也小得很不正常。

AD

ads-parallax

這截尾巴看似斷掉之後再重新長出來的,因而引起久住健郎的興趣。數種爬行動物都能再生尾巴,包括守宮和鬣蜥,但這種能力從未在短吻鱷身上觀察到。短吻鱷能長到將近4公尺長,並仰賴尾巴維持平衡與游泳前進。

 

久住健郎和同事分析過之後,判斷這截尾巴確實是再生的。該團隊還研究了其他三隻短吻鱷再生的尾巴,並發現幼短吻鱷的尾巴能再生長達23公分。該研究刊登在11月出版的《科學報告》(Scientific Reports)期刊中。

「我們很興奮,知道發現了超酷的事。」生物學家、也是共同作者的珍妮.威爾遜-勞斯(Jeanne Wilson-Rawls)說。

如今短吻鱷成了已知能再生肢體的最大型動物。這項發現有助科學家了解這種能力是如何演化出來的、又如何發揮作用──而且或許能對人類的再生醫學有所助益。

雙尾故事

每一種動物多少都有能力透過再生修復自己的傷口──但這種能力卻各有強弱。像哺乳動物就只能再生少部分的皮膚、血管和小神經,無法重新長出肢體。另外某些動物,如墨西哥鈍口螈(axolotl),則不只能再生骨骼和器官組織,甚至能重新長出幾乎一模一樣的肢體。

在爬行動物中,有幾個物種能再生尾巴,但這些替代版的尾巴不見得能跟原本的一樣好。像是綠變色蜥(green anole)利用斷尾逃避掠食者之後,會再生出沒有骨骼、而是以軟骨強化的新尾巴。重新長出骨頭,會比重新長出軟骨更加耗費時間與能量,這也是為何會演化會偏向後者的可能原因。

久住健郎的團隊總共檢視了四條再生的美洲短吻鱷尾巴,是路易西安納魚類與野生動物管理局(也就是一開始寄給他那個「神祕」包裹的單位)從他們安樂死的不幸短吻鱷身上採集來的。這些尾巴全都來自幼短吻鱷。

為了檢視這些尾巴的構造,研究人員動用了X光機、磁振造影、還有好用的老式解剖。他們發現,在更新能力光譜上,短吻鱷大概是介於蜥蜴和哺乳動物之間。

「我們在再生的短吻鱷尾巴和蜥蜴尾巴之間發現許多相似之處,包括軟骨結構的出現、鱗片排列,還有[不協調的]膚色。我們也看到了周邊神經跟血管的再生。」辛蒂.徐(Cindy Xu,音譯)說,她也是這項研究的第一作者。她最近剛從亞利桑那州立大學取得博士學位,目前在麻州綜合醫院研究肌腱的再生與修復。

「不過真正讓我們吃驚的,是短吻鱷並未再長出骨骼肌。」辛蒂.徐說。骨骼肌透過收縮與放鬆讓身體能夠運動。缺乏這種肌肉真的出乎大家的意料,她說,因為蜥蜴、甚至某些哺乳動物都有能力再生這類肌肉。

在不清楚為什麼這些短吻鱷尾巴會缺乏骨骼肌的狀況下,學者懷疑這可能跟要節省能量有關。

「組織的再生非常耗能量,」辛蒂.徐說:「若你把所有能量都用在長出完美的新結構,就會把發育或其他重要機能所需的能源給奪走。」

強悍短吻鱷

儘管久住健郎和同事是最早確認美洲短吻鱷有再生能力的人,但如北佛羅里達州立大學的生物學家亞當.羅森布拉特(Adam Rosenblatt)等專家其實早就猜測幼短吻鱷能長出新的尾巴。

「就尾巴再生方面,我在野外的短吻鱷和其他相關物種身上看過他們說的那種狀況,」羅森布拉特說:「短吻鱷真的很有韌性。牠們天生能耐受免疫與身體層級方面的損傷。」

儘管短吻鱷天生就比大部分生物更強悍,但幼體還是一樣脆弱,羅森布拉特說:「野外所有掠食動物的菜單上幾乎都有牠們。」包括鳥類、浣熊、甚至其他短吻鱷,因此就算只斷掉一部分尾巴,都會危及牠們獵食和逃離掠食動物的能力。

對短吻鱷來說,擁有再生斷尾的能力「在適應度方面有顯著好處。」羅森布拉特說。

雖然目前只知道幼短吻鱷能再生尾巴,但成年短吻鱷或許也可以,久住健郎說:「我們的合作對象沒看過長著大條再生尾巴的成年短吻鱷,但這並不代表沒有。」

下一代

發現像幼短吻鱷這麼大的爬行動物可以再生新尾巴,讓科學家起了新的疑問,想知道在總共27種的長吻鱷、短吻鱷、凱門鱷和恆河鱷等鱷魚物種中,這種特徵到底有多普遍。

「我會很希望知道到底有多少種鱷魚具備這種能力。」他說。若能確定這一點,也能協助科學家更了解這種現象在鳥類與恐龍身上的演化。

「恐龍和短吻鱷的祖先都有這個特徵,但鳥類沒有,所以問題就是,這個特徵是什麼時候消失的?」久住健郎說。「恐龍有再生尾巴的能力嗎?這仍是一個懸而未決的疑問。」

發現短吻鱷的尾巴再生能力,對科學家研究人類是否能重新長出組織或失去的身體部位也有所助益。

「一直到現在,用來研究再生的動物跟人類相比都是相對小型的,」辛蒂.徐說:「短吻鱷體型這麼大,能協助我們了解大的體型和身體質量對再生能力會有什麼影響。」

 

延伸閱讀:德州市郊發現古怪的鱷魚親戚化石 / 水獺家族 VS 無尾鱷魚

JAN. 2021

2020病毒肆虐的一年

我們歷經哪些考驗?編輯精選2020年攝影圖輯,捕捉了動盪時期中的人性。

2020病毒肆虐的一年

AD

熱門精選

AD

AD

Subscribe
立即訂閱
keyboard_arrow_up

AD

ad970250