为什么生物进化过程中越高级的生物再生能力越退化？ 第1页

这是个误解。按结构看起来的复杂度进行区分的“低等生物”“高等生物”并不代表各项能力的高低，也并不反映真实的演化程度。近几十年来，演化生物学早已不认为生物有“高级”“低级”的概念。

即使将题目里的“高级”换成“复杂”或“新出现”，实际上也没有“越新出现/越复杂的生物，再生能力越退化”这回事，更没有“越古老/越简单的生物，再生能力越强”这回事。

植物的情况：

植物细胞的全能性允许复杂的大型植物体从一个小碎块再生成完整植株，并不比小型植物的再生能力弱。

无脊椎动物的情况：

能从身体碎片再生成完整生物体的片蛭科生物（涡虫）、水螅属生物以再生能力著称，而它们是有神经系统的，身体构造远比许多再生能力更差的物种复杂。

涡虫可以被切成279份后再生成各自独立的生命体。比它结构更简单或比它更早出现的大部分生物都不能这样操作。

根据分子生物学证据，栉水母的基因组非常古老，可能比海绵更早出现在地球上，在演化树上非常接近地球动物的共同祖先。但是栉水母有神经系统和结缔组织，身体结构远比海绵和许多寄生生物更复杂。那么你觉得到底谁更“高级”呢。

栉水母的神经系统和其它动物有明显差异，可能是独自演化出来的。栉水母的神经元密集处被破坏后4天内就能再生，比它更原始或更简单的单细胞生物并不能这样再生被破坏的重要构造。

海绵没有神经系统，但有大部分涉及神经连接的基因。海绵蛋白以类似人类神经连接的方式彼此结合，复杂度远高于几十个细胞的浮游生物。而海绵的再生能力是可以在被打成碎片后再生成数百个完整个体，几十个细胞的浮游生物被平均切成5份都不能再生。

棘皮动物在无脊椎动物里的进化地位很高，而仍然有一些再生力强的海星物种，不但能再生出缺失的肢体，还能从断裂的肢体再生出其余身体，有些种类的海星干脆改用分裂繁殖。

以上能从碎片再生出整个身体的生物，是通过体内的干细胞增殖并分化来补充缺失的细胞。它们其实是特例，大部分在构造上比它们更简单的生物并不具备这样的再生能力。

受损细胞修复：

蛭形轮虫修复被辐射打断的DNA的速度比单细胞生物还要快，可以承受脱水和辐射杀菌机照射、在放进水中后自我修复。这是孤雌生殖撬翻了穆勒棘轮、从食物中汲取DNA片段插入自身基因组并使用其中部分基因的功能之多细胞生物，你觉得它跟单细胞生物或几十个细胞的浮游生物比起来谁更“高级”？

虽然外观看起来有埃迪卡拉纪的特征，按照化石记录，蛭形轮虫这个物种的历史很可能不到1亿年，使用孤雌生殖的时间约4000万年。

脊椎动物的再生能力：

一部分脊椎动物靠干细胞、未分化的祖细胞或组织细胞去分化（已经分化的细胞去分化成干细胞，再进行分裂、分化，在人类的实验室里也能诱导多种细胞这样行动）和转分化^[1]来再生特定的部位，例如蝾螈能够再生四肢、尾巴、脊髓、眼睛，有些蝾螈物种甚至能够再生晶状体和一半的大脑（这对绝大部分有这两件构造的生物来说都是不可能的。成年蝾螈的晶状体剥离后，新晶状体细胞由背侧虹膜色素上皮细胞转分化而来），斑马鱼和多鳍鱼可以再生鱼鳍，一些蜥蜴可以再生尾巴。斑马鱼、多鳍鱼、蝾螈的再生过程涉及10个一样的miRNA，一般认为是继承自它们在2.4亿年前的共同祖先。

斑马鱼可以用祖细胞再生心肌。幼鼠可以再生心肌细胞，而成年鼠的心肌损伤后很难再生。一些物种成年之后再生能力的下降跟老化细胞没有被及时取代、再生上皮的形成速度和性能下降、免疫力衰退、细胞代谢压力变化等因素有关。

脊椎动物的脑、肺、肠道上皮、骨骼肌等处通常还有干细胞存在，一些肝细胞、胰细胞可以转分化并再生受损的组织，其它器官或组织缺少这些细胞和功能。对大部分动物来说，即使人工抽出干细胞来培养再输入受损的身体部位，都可能胡乱制造在该部位不能发挥作用的细胞。

“再生和癌症有关”之类主观臆断是无法提供足够的选择压的。免疫系统可以歼灭癌细胞，人类癌症发病率是随着年龄增长、免疫力下降而明显增加的，而地球上很多生物衰老非常缓慢乃至可以长期保持壮年。而且，从物种延续的角度看，只要繁殖了可以替代自身的下一代，老的动物死于癌症并没有造成什么损失。更严重的是，地球上存在失去了多种抑癌基因而能够正常生存的粘孢子虫^[2]，你可以将它视为由癌细胞组成的生命体。

人体再生的前景：

从水螅纲的经验来看，端粒缩短和自由基的问题是细枝末节，根本不用管。人家的体细胞该不要就不要，一直拿干细胞填补就行了。

人体再生能力弱的原因不止是干细胞的填补速度不足，它们的能力跟可以充分再生缺损机体的物种的干细胞比起来非常的低下，经常连自己所在部位的损伤都不能良好地修复、制造在该部位没有卵用的细胞、造成更严重的伤害。30多岁的人体内神经干细胞对脑部的有效修复进度就几乎停滞。

就别说在体内增强分裂分化了，实践中将人的干细胞取出后大量培养再打回体内进行治疗都经常不起什么作用。

• 人的心肌这样重要的部位没有干细胞。人的心脏在理想环境里能维持运转的年限约120年。
• 人的大脑目前无法被神经干细胞有效修复。人脑在理想环境里能维持运转的年限约150年。

修复这事不用都交给干细胞，蝾螈的脱分化已经在实验室证明可以在人类细胞上发生。

目前，在实验中已经证明，小鼠成纤维细胞可以转变为神经祖细胞，人成纤维细胞和小鼠星形胶质细胞可以转变为神经细胞，人胎儿星形胶质细胞和成人胶质细胞能够在特定条件下被小分子化合物组合转变为神经细胞。这距离在患者身上使用还有很长的路要走。

2020年6月25日，《自然》杂志封面文章称，研究人员在体外的人类细胞和小鼠中找到了只需一个步骤就将星形胶质细胞转化为神经元的方法： 星形胶质细胞产生的RNA结合蛋白PTBP1（多聚嘧啶道结合蛋白）阻止了这种细胞变成神经元，去除PTBP1就可以解决该问题。
研究人员首先从小鼠和人类脑中分离出星形胶质细胞，降低这些细胞中PTBP1基因的表达水平。经过四个星期，不同样本中50~80%的星形胶质细胞转化为神经元，来自中脑的星形胶质细胞所转化的神经元表达了多巴胺神经元特异性表达的基因。
然后，研究人员为小鼠注射可降低PTBP1基因表达的病毒^[3]。经过12个星期，感染病毒的星形胶质细胞有超过30%转化为多巴胺神经元、具备正常生理功能，将患有帕金森病的小鼠纹状体的多巴胺含量从25%提高到65%，改善了症状。
最后，研究人员尝试向小鼠中脑注射可干扰PTBP1的反义寡核苷酸，短暂抑制其水平，发现也有治疗效果。这比病毒更适合临床使用，不过该疗法在用于人类之前仍需开展大量研究。

此前，PTBP1在2015年被认定可能参与决定不同脊椎动物之间的大脑差异。由于选择性剪接，PTBP1在哺乳类细胞中的形式与其它脊椎动物不同，丢失了一个小片段。

结合上述神经元相关实验，似乎可以认为，脑在地球生物演化史中的跃进其实也只是一个并不复杂的偶然事件。

参考

1. ^ 从一个细胞类型到另一个细胞类型的转换
2. ^ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30674330
3. ^ 小白鼠有血脑屏障，但本来在自然界也存在能感染大脑的病毒，而且你或你的身体对它们根本不陌生： 麻疹病毒、EB病毒、单纯疱疹病毒、腮腺炎病毒、脊髓灰质炎病毒、新冠病毒都可以透过血脑屏障。 病毒透过血脑屏障的主要原因是它们破坏了内皮细胞间的紧密连接，或直接感染脑微血管内皮细胞（血脑屏障的主要结构），或诱导血脑屏障通透性改变。 艾滋病毒可以感染外周血的白细胞、巨噬细胞等免疫细胞，由它们携带着透过血脑屏障。至于病毒载体，人类已经知道一组8个氨基酸组成的特定结构可以让腺相关病毒透过血脑屏障。不过在上述实验里，研究人员没整那么多花招，直接把针插进小鼠大脑了。