再生
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再生,在生物学这是一些生物体替换或恢复失去或被截肢的身体部位的过程。
生物体的器官再生能力明显不同。有些会在旧的树桩上长出新的结构。通过这种再生,整个生物体可以在被切成两半时戏剧性地替换掉自己的大部分,或者长出失去的器官或附属物。然而,并不是所有的生物都以这种方式再生部分。被截肢的残肢可以简单地愈合而不需要替换。这伤口愈合本身就是一种组织层面的再生:伤口愈合,骨折愈合,细胞在需要时自我替换。
再生,作为生长的一般过程的一个方面,是所有生命系统的主要属性。没有它就没有生活因为一个有机体的维持完全依赖于所有组织和器官的不断更新。在某些情况下,相当数量的组织不时被替换,如卵巢或卵巢中卵泡的连续产生蜕皮以及毛发和羽毛的替换。更常见的是营业额在细胞水平上表达。在哺乳动物的皮肤中,基底层产生的表皮细胞可能需要几个星期才能到达外表面并形成腐掉了。在肠壁中,单个上皮细胞的寿命细胞可能只有几天。
单细胞生物的活动毛状纤毛和鞭毛能够在截肢后一两个小时内再生。即使在不能分裂的神经细胞中,也有源源不断的细胞质从细胞体流入神经纤维本身。新的分子不断地产生和降解,在某些酶的情况下,周转时间以分钟或小时为单位,在肌肉蛋白质的情况下则以几周为单位。(显然,唯一的分子免除从这种无情的转变脱氧核糖核酸[DNA]最终支配着所有生命过程。)
再生与世代之间有密切的关系。生物自我繁殖的方法与再生过程有许多共同之处。营养繁殖在植物中通常发生,在低等动物中偶尔发生,是一个由亲本生物的部分产生全新生物的过程;例如,当一株新植物从另一株植物的切割部分生长出来时,或者当某些蠕虫分裂成两半繁殖时,每一半都长出剩下的部分。当然,更常见的繁殖是通过卵子和精子的结合来实现的。在这个例子中,一个完整的有机体是从一个单细胞,即受精卵或受精卵发育而来的。这一显著的现象发生在所有有性繁殖的生物身上,证明了再生过程的普遍性。在进化的过程中,再生潜力并没有改变,只是改变了表达它的组织层次。如果再生是适应性的特征由于伤害的危险很大,或者可以获得的好处很大,因此,在那些似乎最需要这种能力的生物中,这种情况可能会更常见。然而,生物再生的实际分布乍一看似乎是一个相当偶然的一个。确实很难理解为什么有些人会这样做扁虫能够从任何程度的截肢中再生头部和尾部,而其他物种只能在一个方向上再生或者根本不能再生。为什么水蛭不能再生,而它们的近亲蚯蚓却可以灵巧的在替换丢失的部件方面?某些种类的昆虫经常会失去腿,但还有许多昆虫完全没有这种能力。几乎所有的现代硬骨鱼类都可以再生被切断的鳍,但软骨鱼类(包括鲨鱼和鳐鱼)不能这样做。在两栖动物中,蝾螈会定期再生它们的腿,这对它们在水中的运动不是很有用环境然而,青蛙和蟾蜍更依赖于它们的腿,却无法取代它们。如果自然选择运作的原则效率,那么就很难解释这些不一致之处。
有些情况是如此明显的适应,以至于不仅进化出了再生机制,而且进化出了自我截肢机制,似乎是为了利用再生能力。自然失去身体一部分的过程叫做自切.原生动物分裂成两个细胞和蠕虫分裂成两半可以看作是自切的例子。一些被称为水螅的群居海洋动物会周期性地脱落它们的上部。许多昆虫和甲壳类动物在被夹住或受伤时会自发地放下一只腿或爪子。蜥蜴以能松开尾巴而闻名。甚至鹿的鹿角脱落也可以归为自残的例子。在所有这些病例中,自切术都发生在预定的断裂点。似乎,无论在哪里,大自然设法自愿失去一部分,它都提供了能力更换。
有时,当某一特定组织或器官的一部分被切除时,没有人试图再生失去的结构。相反,留在后面的东西变大了。就像再生一样,这种现象被称为代偿性肥大——只有当原始结构的一部分被保留下来对损失作出反应时才会发生。如果是人类的四分之三肝例如,被切除后,剩下的部分就会扩大到与原始器官相当的质量。缺失的肝叶本身并没有被替换,而是剩余为了恢复器官的原始功能,它们会长得尽可能大。其他哺乳动物的器官也有类似的反应。肾脏、胰腺、甲状腺、肾上腺、性腺和肺在不同程度上通过扩大剩余部分来弥补质量的减少。
再生组织并非总是必须来源于原始组织的残体。通过一个叫做化生在美国,一个组织可以转化为另一个组织。就某些两栖动物的晶状体再生而言,为了应对眼睛中原有晶状体的丧失,瞳孔上缘虹膜边缘的组织会发育出新的晶状体。虹膜的这些细胞,通常含有色素颗粒,失去了颜色,迅速增殖,并聚集成一个球形的团块区别进入一个新的镜头。