科学家的宠儿,墨西哥城的表情包,在野外却

原文以Biology’sbelovedamphibian—theaxolotl—isracingtowardsextinction为标题

发布在年11月15日的《自然》新闻上

原文作者：ErikVance

尽管饲养数目巨大，但这种蝾螈已几乎从其自然栖息地消失，成为一大难题。

上世纪90年代末，生物学家LuisZambrano开始了他的科研之路。他曾想象自己在远离人类的地方工作，或许能在墨西哥尤卡坦半岛某个偏僻的角落里发现新的物种。

然而，年，他却在统计墨西哥城霍奇米尔科区域饱经污染而污浊的运河里的两栖动物数目。这项工作的好处在于他从家走几分钟就能去研究美西螈（Ambystomamexicanum，墨西哥钝口螈），这种蝾螈是墨西哥的象征，同时可能也是世界上识别度最高的蝾螈。

但是才第一年，Zambrano就迫不及待地希望结束这项工作。

美西螈生活在世界各地的实验室和水族箱中，却正在从它们的自然栖息地中消失。

图片来源：BrettGundlockforNature

“老实说，从一开始我就讨厌这个项目，”他表示，原因只有一个，就是“根本一只美西螈都找不到”。

然而一段时间后，他的确找到了一些美西螈。他的发现使他感到惊讶，并且改变了他的职业生涯。年，第一项严格统计美西螈数量的研究预计霍奇米尔科每平方公里约有只。目前已是墨西哥国立自治大学（UNAM）教授的Zambrano发现，年这一数字下降到每平方公里只左右；到年，仅为只；时至今日，由于污染和入侵的捕食者，每平方公里美西螈的数目不到35只。

美西螈在其唯一的自然栖息地—墨西哥城的运河中濒临灭绝。尽管野生美西螈仅剩几百只，但成千上万的美西螈存在于世界各地的水族箱和实验室中。美西螈的人工饲养如此普及，以至于日本的某些餐馆甚至供应油炸蝾螈。

“美西螈完全是物种保护过程中的一个矛盾体，”英国肯特大学的生态学家RichardGriffiths表示，“因为它可能是世界上宠物商店和实验室中分布最广泛的两栖动物，却在自然环境中几乎灭绝。”正是他招收Zambrano到上述项目中。

这为生物学家带来一个难题。鉴于其独特的生理机能及杰出的断肢再生能力，美西螈成为组织修复、发育及癌症研究中重要的实验室模型。然而在经过几百年的近亲繁殖之后，饲养种群极易患上疾病。同时随着野生美西螈种群锐减，其遗传多样性的流失意味着科学家们失去了全方面了解美西螈生物学的机会。

在科学家们继续在实验室研究饲养这种蝾螈和它庞大复杂的基因组时，Zambrano与另外一些科学家正在竭尽所能保护这种野生蝾螈。他们将饲养的美西螈放回霍奇米尔科附近的实验池塘和运河，并观察其存活情况，以期保持它们的一部分天然遗传多样性。拯救美西螈的任务很困难，但考虑到该物种极强的生存能力也并非完全不可行，尤其是在墨西哥政府愿意参与到这一过程中的情况下。

“我已经在世界上的其他地方看到，这类艰巨的任务是可行的，”Zambrano表示，“如果他们能做到，我们为什么不能？”

生物学家LuisZambrano（中间落座者）和他的学生清晨在墨西哥城霍奇米尔科运河上。

图片来源：BrettGundlockforNature

长不大的生物

与该区域的其他蝾螈物种相比，美西螈演化得相对较晚，并且在墨西哥中部山区沿着特斯科科湖岸大量繁殖。美西螈是幼态持续型物种，成年美西螈仍保持着相近物种幼体中才有的性状。尽管其他蝾螈已经变为陆生动物，但美西螈仍保留有羽毛状的鳃并终生生活在水中，似乎永远不会长大。

在13世纪时期，墨西加人（欧洲人称其为阿兹特克人）定居在特斯科科湖边。他们建立了由湖中心岛城控制的强大帝国。随着帝国的发展，其国土面积也在不断扩大，并且在年被西班牙征服后加速增长。如今，美西螈的栖息地仅剩墨西哥城南部霍奇米尔科约公里纵横交错的运河区域。

围绕着特诺奇提特兰岛城，墨西加原住民修建了浮园，形成的运河成为美西螈完美的栖息地（见年地图）。在欧洲人征服这座城市之后，湖水被放干（见年地图）。现在仅存一小片美西螈栖息地（见年地图）。

图片来源：TomásFilsinger

这一物种在殖民统治下很可能完全灭绝，但它无法长大的奇怪现象吸引了欧洲科学家的注意力，19世纪末的科学家们对此百思不得其解。

墨西哥的访客将这种生物带走并开始饲养它们。最终这种动物成为了完美的研究对象：它们容易在实验室条件下繁殖，生存力强且容易照料。美西螈细胞体积较大，方便开展相关发育研究。它们的卵子约比人类的大30倍。此外在美西螈胚胎中，形成脑和脊髓的前体—神经板的细胞体积几乎比人类的大倍。

同时，不同于人类和其他动物中统一的细胞特征，美西螈相近细胞的色素沉积差异极大。这一点能够帮助研究者追踪胚胎中每部分分别发育成哪种器官。然而美西螈基因组很庞大，几乎是人类基因组的十倍，这使得某些方面的研究变得更有挑战性。

“美西螈不是一个好的遗传模式生物，但它的再生能力使其成为极好的生物学模式生物。”美国加州大学欧文分校的发育生物学家DavidGardiner表示。他致力于美西螈再生能力的研究长达数十年。

在二十世纪初，美西螈对于了解脊椎动物器官发育与功能极为重要。它们帮助科学家揭示了人类一种脊椎发育不良的先天疾病——脊柱裂的发病原因。同时，它们也为甲状腺激素的发现做出了贡献：在上世纪20年代，科学家给美西螈饲喂牲畜的甲状腺组织。如果该组织分泌甲状腺激素，美西螈将发生变态，失去鳃并退去幼体皮肤。

在上世纪80年代，科学家通过美西螈建立了一种解释胚胎细胞分化的模型。这一“细胞状态分流”模型假设干细胞通过与胚胎细胞类似的、波浪式收缩或延伸运动形成特定组织。科学家成功观察到美西螈细胞在形成组织前的挤压和延伸运动。在年，美西螈卵母细胞提取物被用于激活肿瘤抑制基因，从而终止乳腺癌细胞增殖。

然而美西螈对科学研究最杰出的贡献也许是再生医学。美西螈能够再生失去的四肢、尾巴、器官、部分眼睛，甚至大脑的某些部分。许多科学家推测这是因为幼态持续的美西螈仍保留着胚胎期的某些性状，不过其他种类的蝾螈成体也具有再生能力。

德国德累斯顿工业大学研究再生过程的TatianaSandovalGuzmán表示，数十年来科学家一直在尝试找到美西螈再生能力背后的机制。它们是如何做到的？什么是它们有而我们没有的？又或者恰恰相反——哺乳动物中的什么阻止了再生过程？

SandovalGuzmán对骨骼和肌肉的再生很感兴趣，并在德累斯顿接管了一个长期研究美西螈的实验室。作为一个一直在霍奇米尔科附近上学的墨西哥人，在来到德国之前，她从未特别留意过美西螈，更没有想过去研究它。现在她为这种生物着迷，并发现美西螈中与肌肉组织干细胞相关的多种再生机制与人类中所发现的并没有很大的差别。

大多数再生研究聚焦于断肢伤口处形成的芽基。人类这样的伤口被皮肤组织所覆盖，而美西螈将芽基附近的细胞转化为干细胞并使更远的细胞聚集到伤口处。这样一来，细胞便以动物在受精卵内发育相同的方式形成骨头、皮肤和血管。在此过程中，每种组织都贡献自己的干细胞。

研究者发现转化生长因子-β蛋白在美西螈再生和防止早期妊娠期间人类受伤胚胎瘀痕组织形成中都发挥着重要作用。成年小鼠和人类能够再生趾尖，尽管人类会随着年龄增大而失去该功能，但仍说明哺乳动物的再生能力能够被重新唤起。

“终有一天人类也能够进行再生，”Gardiner表示。他的研究并不侧重于断肢重建，而是

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