今年幾乎都在出野外，延宕了好一陣子都沒寫新的研究介紹，剛好最近有幾篇很有趣的文章，就來寫一下XD。這篇文章是跨國研究，主要是由德國柏林自然史博物館的幾位博士後主導，其實他們都曾經待在我現在的實驗室過，算是大學長姐，另外也有紐約州大與布朗大學參予。
主旨就是現生蠑螈的超再生能力，很有可能是四足動物的遠古特徵，只是在演化的過程中失去了這個能力。蠑螈在現生的四足動物中相當特別，它具有相對的再生能力，可以再生整個四肢或是尾巴。Friday, December 2, 2016
蠑螈的再生能力可能存在你我之中
這些能力或是特徵以往都被認為僅存在於有尾目動物中(urodeles，包括蠑螈，小鯢或大鯢)。這裡要注意的是，一般我們都知道，壁虎或是蜥蜴也都具有再生能力，但差別在於，壁虎或是蜥蜴的再生，是利用再生的軟骨來取代原本的脊柱，並不等同於原本的構造；然而有尾目的再生，是長出跟原本完全一模一樣的構造，包括椎骨、神經脊與相關的肌肉組織。
在這篇研究中，作者等人研究了石炭紀與二疊紀不同的兩棲動物化石，發現他們都具有與現代蠑螈相同的再生能力。這說明很有可能在遠古時代，此種再生能力可能廣泛的存在於四足動物的共同祖先中，爾後在演化的過程中，一次或是多次的失去了這個能力。
當然這篇文章不僅說明了演化生物學上的重要性，對於生物醫學來說也是極大的里程碑，代表或許現今所有的四足動物，體內仍有再生能力的基因組或是能力存在，只是被選擇掉了或是隱藏起來。至於如何得到這些結論？關鍵在於檢視化石與現生動物的「指頭」為前極性(preaxial polarity)或是後極性(postaxial polarity)（見下圖一）。所謂極性，在胚胎發育學中，四肢是由一開始短短的肢芽(limb bud)發育而成，而肢芽的發育跟生長可以分兩個方向：遠近(proximo- or distal-axial)與前後(antero- or posterior-axial)，前者主要就是「長出手」，後者則是影響不同區域形成大姆指或是小姆指。而影響大姆指小姆指的生成是由Shh來調控，也就是說，如果把胚胎中的Shh移除，只會長出一個指頭啦。而文章中所研究的軸前與軸後，很難解釋，最簡單的解釋方式就是，以多指症為例，如果多出來的手指是在大姆指之內，就叫做軸前；如果是位於小拇指之外的話，就叫做軸後。所以藉由比較發育中的兩棲動物四肢的骨化程度，就可以知道這一類動物他的四肢發育方向是軸前向或是軸後向。
圖一：四足動物系譜樹。基本上兩棲動物分成兩大類群，分別是圖中的(3)離片椎目與(6)殼椎亞綱。
根據上述的研究方法，這群科學家研究了兩棲動物群內數十件化石標本（發表過或是沒發表過的），來重建這些不同群的兩棲動物四肢發育的歷史與骨骼化模式。如下圖圖二所示。根據定義出來的軸前軸後發育方向，套到系譜上可發現，在兩棲動物的冠群中，主要都是軸前方向的發育模式。
除了四肢的發育模式，這篇研究也檢視了尾巴的發育模式，圖三檢視了兩件標本，一件是Hyloplesion(a)的標本，另外一件是Microbrachis(c)的標本，並且跟一件染色後的現生蠑螈(b)相比較。圖中都可以看到這些再生的尾巴明顯地顯示出分化出原始中心椎體(primordial centra)的特徵，如圖中的放大後三角型箭頭所示。
圖二：這裡面的例子太多了XD，只舉a來說明，a是Micromelerpton的右前肢，b是描繪圖，黑色代表骨化完全，越灰代表越骨化不完全，所以可以看出來骨骼發育的方向是由大姆指往小拇指方向，也就是往軸前方向。
圖三：(a)是Hyloplesion的標本；(c)是Microbrachis的標本；(b)一件染色後的現生蠑螈。
這樣一篇文章不只需要檢視數十件標本，更需要一個好的點子，這篇文章上Nature的意義不僅只對於古生物學界或是演化生物學，也讓生物醫學有一個立足良好的著眼繼續研究！
參考文獻
Froebisch et al., 2015. Deep-time evolution of regeneration and preaxial polarity in tetrapod limb development. Nature.
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