为什么人类没有进化出断肢重生的能力?
咱们来聊聊一个挺有意思的事儿：为什么咱们人类，即便活了这么大岁数，也练不出像壁虎断尾巴那样，把断掉的手脚重新长出来的本事？这事儿说起来，可不只是“有没有”那么简单，里面门道多着呢！
首先，得从“再生”这事儿本身掰扯掰扯。
你想想，生命最根本的驱动力是什么？是繁衍，然后是延续。为了活下去，身体里总得有个“备份”或者“修复”系统。这点上，咱们人类其实也挺牛的。比如，咱们皮肤受伤了，会迅速结痂，然后重新长好；肝脏切掉一部分，也能慢慢恢复；骨头断了，也能长上。这些都属于“再生”的范畴，只不过程度不同。
那为什么有些生物就能玩“断肢重生”这一套，而咱们不行呢？这背后牵扯到几个关键因素，咱们一步步来看。
1. 细胞分化与“终末分化”的僵局
咱们身体里有各种各样的细胞，比如骨细胞、肌肉细胞、神经细胞等等。这些细胞都是从一个最开始的细胞——受精卵，一点点“分化”出来的。你可以理解为，受精卵就像一块万能橡皮泥，可以捏成各种形状。但一旦分化成了某种细胞，比如肌肉细胞，它就有了自己的“专业技能”，也相对固定了。
在一些再生能力强的生物身上，比如蝾螈（一种小型的两栖动物），它们的细胞在受伤后，可以“逆分化”，重新回到一种更原始、更“年轻”的状态，就像是又变回了橡皮泥，然后再根据需要重新分化成骨头、肌肉、皮肤等。这个过程叫做“去分化”。
而咱们人类的细胞，很多在成熟后，进入了“终末分化”状态。意思就是，它们非常专业，但也很难再变回去了。就像一个经验丰富的老师傅，他能把一块木头雕刻得栩栩如生，但你很难让他再把这块木头变成一堆木屑，然后重新组合成另一件东西。
2. 免疫系统的“过度热情”
另一个关键点是咱们强大的免疫系统。咱们的免疫系统是个尽职尽责的“保安”，一旦发现身体哪里“不对劲”，它就会立刻出动，清除“入侵者”或者修复“破损处”。
当一个肢体断了，在你看来是“需要重新长出来”，但在免疫系统的视角里，可能更像是一个“开放性伤口”，有感染的风险。免疫系统会立刻涌上来，清除坏死组织，然后启动“瘢痕愈合”机制。这个机制是为了快速封闭伤口，防止进一步损伤和感染，但它往往会形成疤痕组织，而不是让细胞重新有序地生长成原来的模样。
想象一下，你想让一块豆腐在原地重新长出另一个完整的豆腐，但你只能用胶水把它粘起来，然后让它变得更结实，但它永远也变不成另一个豆腐了。这就是免疫系统在咱们身上的作用。
一些再生能力强的动物，它们的免疫系统在处理创伤时，反应模式可能更温和、更“克制”，不会过度地进行瘢痕化，而是更倾向于给细胞再生机会。
3. 基因调控的复杂性
生命体的生长和发育，都受到基因的精确调控。就像一个超级复杂的建筑蓝图，每一块砖、每一根钢筋怎么放，都有指令。
在胚胎发育过程中，咱们的四肢是如何长出来的，这套“蓝图”是精确无误的。但是，当咱们成年后，这套“蓝图”很多时候就“关闭”了，或者说，负责肢体长出的基因，不再被激活。
要想实现断肢再生，就得重新激活一套非常复杂的基因程序，而且要确保它们按照正确的顺序、在正确的时间、正确的部位被激活。这就像是想让一个已经建好的大楼，突然启动“拆除重建”模式，并且按照原来的样子重新建好。这个过程需要的信号传导、基因表达控制，以及细胞间的相互作用，其复杂程度超乎想象。
而且，即使激活了这些基因，如何保证再生出来的组织是功能完整的？比如，神经、血管、骨骼、肌肉、皮肤，它们都需要在正确的位置、以正确的结构重新生长，还要彼此协同工作。这远比仅仅生成一堆细胞要困难得多。
4. 能量消耗与进化权衡
还有一个不得不提的方面是“成本”。断肢再生需要巨大的能量和资源。想象一下，身体要同时修复身体其他部位的损伤，还要集中大量资源去重新“制造”一个完整的肢体，这对身体来说是个巨大的负担。
在进化的过程中，生物会进行一系列的“权衡”。什么对生存和繁衍更有利，什么就更容易被保留下来。对于大多数生活在相对安全环境中的人类祖先来说，一个健全的身体、快速愈合伤口、避免感染，可能比断肢再生更重要。
那些能再生肢体的动物，它们所处的生存环境可能更严酷，更容易遇到肢体被捕食者咬掉或者其他意外情况。在那种情况下，能够迅速再生肢体，是它们赖以生存的关键。比如，很多蜥蜴在遇到危险时，可以主动断掉尾巴，用来分散捕食者的注意力，然后逃跑。尾巴再生对它们来说，是提高生存几率的重要技能。
5. 进化的“历史遗留问题”
人类的进化轨迹和那些擅长再生的生物是不同的。咱们是从胎生哺乳动物进化而来的，而像蝾螈、斑马鱼这样的生物，它们的进化路径和再生机制，可能是在更早期就形成了。
你可以理解为，生命是一个不断“摸索”和“优化”的过程。在漫长的进化史中，不同的生命类型，选择了不同的“解决方案”来应对挑战。人类的身体，是在漫长的时间里，朝着更适应复杂社会环境、更擅长智力活动的方向发展的，而断肢再生，可能在这个过程中，并没有被“优先选择”下来。
那么，有没有可能在未来实现断肢再生呢？
从科学的角度来说，一切皆有可能。随着我们对细胞、基因、免疫系统了解得越来越深入，再生医学也在飞速发展。科学家们正在研究如何通过干细胞疗法、基因工程、组织工程等技术，来诱导人体自身的再生能力，甚至模拟一些动物的再生机制。
比如，有些研究者正在尝试利用特定的生长因子来刺激细胞增殖，或者通过植入生物支架来引导组织再生。虽然距离真正意义上的“断肢重生”还有很长的路要走，但我们已经看到了曙光。
总而言之，人类没有进化出断肢重生的能力，并不是因为我们“不够好”或者“不够努力”，而是生命进化过程中，在细胞特性、免疫系统、基因调控、能量消耗以及历史选择等多种因素共同作用下的结果。这其中包含了无数巧妙的平衡和取舍，也正是生命的奇妙之处。
首先，得从“再生”这事儿本身掰扯掰扯。
你想想，生命最根本的驱动力是什么？是繁衍，然后是延续。为了活下去，身体里总得有个“备份”或者“修复”系统。这点上，咱们人类其实也挺牛的。比如，咱们皮肤受伤了，会迅速结痂，然后重新长好；肝脏切掉一部分，也能慢慢恢复；骨头断了，也能长上。这些都属于“再生”的范畴，只不过程度不同。
那为什么有些生物就能玩“断肢重生”这一套，而咱们不行呢？这背后牵扯到几个关键因素，咱们一步步来看。
1. 细胞分化与“终末分化”的僵局
咱们身体里有各种各样的细胞，比如骨细胞、肌肉细胞、神经细胞等等。这些细胞都是从一个最开始的细胞——受精卵，一点点“分化”出来的。你可以理解为，受精卵就像一块万能橡皮泥，可以捏成各种形状。但一旦分化成了某种细胞，比如肌肉细胞，它就有了自己的“专业技能”，也相对固定了。
在一些再生能力强的生物身上，比如蝾螈（一种小型的两栖动物），它们的细胞在受伤后，可以“逆分化”，重新回到一种更原始、更“年轻”的状态，就像是又变回了橡皮泥，然后再根据需要重新分化成骨头、肌肉、皮肤等。这个过程叫做“去分化”。
而咱们人类的细胞，很多在成熟后，进入了“终末分化”状态。意思就是，它们非常专业，但也很难再变回去了。就像一个经验丰富的老师傅，他能把一块木头雕刻得栩栩如生，但你很难让他再把这块木头变成一堆木屑，然后重新组合成另一件东西。
2. 免疫系统的“过度热情”
另一个关键点是咱们强大的免疫系统。咱们的免疫系统是个尽职尽责的“保安”，一旦发现身体哪里“不对劲”，它就会立刻出动，清除“入侵者”或者修复“破损处”。
当一个肢体断了，在你看来是“需要重新长出来”，但在免疫系统的视角里，可能更像是一个“开放性伤口”，有感染的风险。免疫系统会立刻涌上来，清除坏死组织，然后启动“瘢痕愈合”机制。这个机制是为了快速封闭伤口，防止进一步损伤和感染，但它往往会形成疤痕组织，而不是让细胞重新有序地生长成原来的模样。
想象一下，你想让一块豆腐在原地重新长出另一个完整的豆腐，但你只能用胶水把它粘起来，然后让它变得更结实，但它永远也变不成另一个豆腐了。这就是免疫系统在咱们身上的作用。
一些再生能力强的动物，它们的免疫系统在处理创伤时，反应模式可能更温和、更“克制”，不会过度地进行瘢痕化，而是更倾向于给细胞再生机会。
3. 基因调控的复杂性
生命体的生长和发育，都受到基因的精确调控。就像一个超级复杂的建筑蓝图，每一块砖、每一根钢筋怎么放，都有指令。
在胚胎发育过程中，咱们的四肢是如何长出来的，这套“蓝图”是精确无误的。但是，当咱们成年后，这套“蓝图”很多时候就“关闭”了，或者说，负责肢体长出的基因，不再被激活。
要想实现断肢再生，就得重新激活一套非常复杂的基因程序，而且要确保它们按照正确的顺序、在正确的时间、正确的部位被激活。这就像是想让一个已经建好的大楼，突然启动“拆除重建”模式，并且按照原来的样子重新建好。这个过程需要的信号传导、基因表达控制，以及细胞间的相互作用，其复杂程度超乎想象。
而且，即使激活了这些基因，如何保证再生出来的组织是功能完整的？比如，神经、血管、骨骼、肌肉、皮肤，它们都需要在正确的位置、以正确的结构重新生长，还要彼此协同工作。这远比仅仅生成一堆细胞要困难得多。
4. 能量消耗与进化权衡
还有一个不得不提的方面是“成本”。断肢再生需要巨大的能量和资源。想象一下，身体要同时修复身体其他部位的损伤，还要集中大量资源去重新“制造”一个完整的肢体，这对身体来说是个巨大的负担。
在进化的过程中，生物会进行一系列的“权衡”。什么对生存和繁衍更有利，什么就更容易被保留下来。对于大多数生活在相对安全环境中的人类祖先来说，一个健全的身体、快速愈合伤口、避免感染，可能比断肢再生更重要。
那些能再生肢体的动物，它们所处的生存环境可能更严酷，更容易遇到肢体被捕食者咬掉或者其他意外情况。在那种情况下，能够迅速再生肢体，是它们赖以生存的关键。比如，很多蜥蜴在遇到危险时，可以主动断掉尾巴，用来分散捕食者的注意力，然后逃跑。尾巴再生对它们来说，是提高生存几率的重要技能。
5. 进化的“历史遗留问题”
人类的进化轨迹和那些擅长再生的生物是不同的。咱们是从胎生哺乳动物进化而来的，而像蝾螈、斑马鱼这样的生物，它们的进化路径和再生机制，可能是在更早期就形成了。
你可以理解为，生命是一个不断“摸索”和“优化”的过程。在漫长的进化史中，不同的生命类型，选择了不同的“解决方案”来应对挑战。人类的身体，是在漫长的时间里，朝着更适应复杂社会环境、更擅长智力活动的方向发展的，而断肢再生，可能在这个过程中，并没有被“优先选择”下来。
那么，有没有可能在未来实现断肢再生呢？
从科学的角度来说，一切皆有可能。随着我们对细胞、基因、免疫系统了解得越来越深入，再生医学也在飞速发展。科学家们正在研究如何通过干细胞疗法、基因工程、组织工程等技术，来诱导人体自身的再生能力，甚至模拟一些动物的再生机制。
比如，有些研究者正在尝试利用特定的生长因子来刺激细胞增殖，或者通过植入生物支架来引导组织再生。虽然距离真正意义上的“断肢重生”还有很长的路要走，但我们已经看到了曙光。
总而言之，人类没有进化出断肢重生的能力，并不是因为我们“不够好”或者“不够努力”，而是生命进化过程中，在细胞特性、免疫系统、基因调控、能量消耗以及历史选择等多种因素共同作用下的结果。这其中包含了无数巧妙的平衡和取舍，也正是生命的奇妙之处。
网友意见
先问是不是。
人在胚胎发育的最初阶段启动着许多病毒基因和古老基因，具有高水准的再生能力：如果被切成两半，就会变成同卵双胞胎。类似的情况在其它哺乳类胚胎早期也存在，可以人工触发同卵多胞胎来加快家畜繁殖。
在胚胎发育早期，人类胎儿若断掉局部肢体，往往是可以完全再生的。
随着胚胎发育进程，早期使用的一些基因相继关闭，人胚胎再生能力迅速下降。
- 你的肚脐其实是一个疤痕，脐带疤痕。一些非人哺乳类的脐带疤痕会愈合消失。
- 出生后数年内，你的指尖·趾尖部分受损还是很可能完全再生的，这有明显的个体差异，有些人能维持到十几岁。
- 随着年龄增长，你能较好地再生的也就是外周血细胞、指甲、趾甲、毛发、表皮、舌头表层、消化道黏膜的部分构造、骨骼裂痕、子宫内膜[1]之类了。
- 以再生能力著称的肝脏其实很大程度上依靠细胞体积膨大来代偿，并不能完全再生。
包括人在内，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。
再生相关的基因问题可以追溯到哺乳动物的遥远祖先偶然地将一些关系到再生能力调控的 DNA 序列的功能搞出了毛病，导致现存哺乳动物发育到一定阶段之后对受伤的反应有问题。
以下引用[2]：
2020 年 9 月 4 日，美国斯托瓦斯医学研究所、霍华德·休斯医学研究所的王伟博士、Alejandro Sánchez Alvarado 院士与斯坦福大学 Anne Brunet 教授团队合作在 Science 杂志上发表了题为 Changes in regeneration-responsive enhancers shape regenerative capacities in vertebrates 的研究。该研究首次引入新再生模型——非洲鳉鱼，通过比较研究提出解释动物再生能力丢失的基于再生响应增强子的理论模型。
这项研究首次证实 inhba 再生响应增强子对器官再生是必须的，而且发现人类基因组中 inhba 增强子发生功能性调整而丧失激活再生的能力。
你可以想到，成体再生能力的突然减弱并未明显影响哺乳动物在某个阶段的祖先产生可育后代的数量，这至少能视为中性性状而传遍种群、成为“祖传代码”。其他许多动物也有类似的情况。这在人身上早就构成了问题，古人经常在部分手指、脚趾、耳壳等损坏后存活多年，若再生相关启动子正常，那些部件都可以完全恢复。
- 组织受损之后，人体可以激活负责再生缺损组织的细胞，但细胞激活之后往往不能正确地分化成需要补充的细胞。
- 瘢痕组织对人的伤口粗暴填充，组成疤痕的不再是组成“正常的肉”的细胞种类和细胞外基质类型。瘢痕组织的胶原蛋白呈现纤维化（胶原纤维在单一方向上对齐排列）而不是正常组织中的网篮状，而且可能过度堆积胶原蛋白而造成凹凸不平[3]，或者因为缺失原本应该支撑皮肤的肌肉而凹陷下去。
- 这种低水平修复连毛囊、毛发、汗腺、表皮脊状网都不能长出来，就更无法期待重新长出缺损肢体对应的骨骼、肌肉、大血管和神经了，瘢痕组织的毛细血管配置往往都和正常组织不一样[4]。
- 心肌梗塞之后进行修复也会产生疤痕，因此性能会比原本的心肌更差，增加心力衰竭的风险。
- 脑部或脊髓损伤通常会导致神经胶质细胞形成瘢痕组织。胶质瘢痕由密集的神经胶质细胞组成，缺乏功能性神经元，长期被视为神经再生的障碍，但其分泌的生长因子又是神经再生所需要的，因此处理起来十分麻烦。目前研究的方向是利用病毒载体调高神经胶质细胞中的神经转录因子水平，诱导其转化为功能性神经元。
再生相关的基因仍然存在于包括人在内的脊椎动物的基因组，可以在特定情况下启动。实验显示十分简单的处理就能让非洲爪蟾再生缺损的肢体，包括骨骼。
这里有一些似是而非的误解。脊椎动物的循环系统在大失血时很容易致死，看起来能当做“脊椎动物保留再生能力的作用有限”的证据，但是小伤口、视网膜损伤、耳膜损伤、心肌瘢痕、神经瘢痕之类跟大失血无关。再生这些东西需要的物质与能量没有多少，况且自然界的哺乳动物有许多吃得肥肥大大的，一些海洋哺乳类可以肥到难以克服自己的浮力去潜水的程度。
成年脊椎动物的脑、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。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[5]来再生特定的部位：
- 不少蝾螈物种能够再生四肢、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，斑马鱼可以用祖细胞再生心肌。
- 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。这也说明人类祖先的相关遗传问题至少能追溯到那个年代。
- 自然环境中也有一些哺乳类的再生能力部分恢复，刺毛鼠属的 Acomys kempi 与 Acomys percivali 能够再生毛囊、皮肤、汗腺、毛皮、软骨。墨菲罗斯大鼠能够再生心肌细胞，相比之下，一般的大鼠的幼鼠可以再生心肌细胞而成年鼠的心肌损伤后很难再生。通过对比，已经找到 36 个与这种再生能力相关的基因[6]。
- 实验证明，通过敲除激活状态相关的转录因子，可以让自然条件下和人一样缺少视网膜再生能力的小鼠变得像斑马鱼那样可以再生视网膜。
参考
- ^ 如果你有的话
- ^ 专家点评Science | 王伟等揭示高等哺乳动物再生能力丢失的机制 - BioArt生物艺术的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/216463422
- ^ 肥厚成包块状的称为瘢痕疙瘩
- ^ 毛细血管稀少，只有少量小动脉和小静脉
- ^ 从一个细胞类型到另一个细胞类型的转换
- ^ Mansuo L. Hayashi, B. S. Shankaranarayana Rao, Jin-Soo Seo, Han-Saem Choi, Bridget M. Dolan, Se-Young Choi, Sumantra Chattarji, and Susumu Tonegawa. Inhibition of p21-activated kinase rescues symptoms of fragile X syndrome in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2007 July, 104 (27): 11489–94. PMC 1899186
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