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一种在海星体内发现的化学物质，与人类体内的某些神经激素类似，可能在海星肢体再生过程中扮演着关键角色。
▲ 图1 一只具有再生能力的普通海星。
当海星的肢体遭遇捕食者攻击时，会脱落受损肢体以逃脱，并随后重新生长出新的肢体来替代失去的部分。
图/ Maurice Elphick教授/伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London）
为了生存，海星会采取一种极端策略，即切断自己的某些身体部位来逃避捕食者的追捕。而惊人的一点是，在经历这种自我牺牲的行为之后，它们还能再生失去的四肢，然而这一复杂的生物过程背后的机制，长期以来一直是科学界的一个谜团。现在，一个科学家团队取得了突破性进展，他们发现了一种神经激素，这种激素在普通海星（Asterias rubens）中扮演着关键角色，负责触发其断肢行为。这项研究的结果已在8月29日出版的《Curren Biology》杂志上发表[1]。
什么是自切（autotomy）？
自切是动物为了躲避捕食者而能够主动脱离身体的某部分并仍然存活下来的能力。蜥蜴可以脱落尾巴以逃脱，蝾螈可以再生四肢、眼睛、下颌、脊髓等。海星会切断一条或多条腕足，并随着时间的推移再生因自切而失去的腕足[2]。
“在自切发生的区域，组织会预先适应以促进快速再生。”伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London , QMUL）的研究合著者兼生物学家莫里斯·R·埃尔菲克（Maurice R. Elphick）向《Popular Science》杂志解释道,“这就像是海星天生就为可能的自切和随后的再生做好了准备，无论是因为遭遇捕食者的攻击，还是因为腕足被岩石夹住需要逃脱。”
埃尔菲克指出，当科学家们在海滩上收集海星时，常常观察到许多个体在生命的某个阶段已经失去了一条或两条腕足。
“你可以通过观察腕足的大小来看出是否发生过自切，因为再生的腕足比其他腕足要小，并且可能永远不会长到原来的大小，”埃尔菲克解释。
尽管自切现象早在三十多年前的科学研究中已被首次记录[3]，但其背后的分子和激素机制一直难以捉摸。深入理解这一过程的分子基础，可能会对再生医学的未来产生重要影响。
海星，它们和我们有相似之处（在某种程度上）
最初，这项新研究的研究团队正在研究哺乳动物体内的一种神经激素——胆囊收缩素（Choleystokinin, CCK）[1]。他们对海星体内类似的神经激素作用机制感到好奇。
“它在人体内的一种作用是刺激胆囊收缩，这种收缩使胆汁排入肠道，这反映了它在促进食物消化方面的作用。”埃尔菲克解释道。
CCK还抑制进食行为。当胃被填满，食物被传递到肠道时，CCK是触发大脑发出停止进食信号的激素之一。
鉴于CCK在哺乳动物进食行为中的作用，埃尔菲克和来自伦敦玛,丽女王大学（QMUL）和西班牙加的斯大学（University of Candiz）的研究合著者阿娜·蒂诺科（Ana Tinoco），聚焦于CCK（胆囊收缩素）在哺乳动物进食行为中的影响，从而探索了类似激素ArSK/CCK1在海星进食过程中的作用机制。实验室研究揭示，ArSK/CCK1在某些海星种类中能够触发自切行为，但此效应并不具有普遍性，即并非所有海星均能触发自切。
“在某些情况下，海星可能只会失去一条腕足，而在极少数情况下，它们可能会失去多达四条腕足。”埃尔菲克说。
研究人员发现，海星和人类体内的胆囊收缩素类神经激素在分子层面上的作用机制具有相似之处。这些激素通过与靶细胞表面的特定受体蛋白相结合发挥作用。一旦激素与受体结合，就会激活一个信号传导途径，这个途径最终导致靶细胞的功能或特性发生变化。
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这些变化之一就是肌肉收缩[1]。在人类中，胆囊收缩素（CCK）这类神经激素会引发胆囊的收缩。对于海星而言，这些神经激素触发的收缩似乎与自切行为相关联。
“我们发现了一些证据，表明自切的过程可能通过释放特定的肽来促成的，我们认为这种肽随后会导致海星腕足基部肌肉的收缩。”埃尔菲克解释，“这种收缩有助于腕足的脱落以及自切后伤口的封闭。”
研究团队仍在进一步探索这一过程的具体细节，并已经将这一领域作为接下来的研究重点。
未来疗法
虽然胆囊收缩素型神经激素在海星和人类中的作用机制非常相似，但这两种生物各自演化出了独特的利用方式。然而，这些相似性表明，深入研究这些激素在海星中的作用可能有助于我们更好理解人类组织再生的过程，并可能为治疗肢体损伤提供新的治疗策略。
“自切是一个复杂的生物学过程，它可能受到多种因素的调控，我们非常希望能发现其它调控海星自切过程的分子。”埃尔菲克说，“这将有助于我们更全面地理解这一现象，并可能为未来的治疗应用提供新的见解。”
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这同样也给科学家们展示了一种研究方法，即他们可以从一个特定的问题或项目着手，而在研究过程过程中可能会发展出完全不同的发现或成果。
“我认为这项研究的一个重要启示是，进行实验时，我们不必总是有预定的假设或预期结果，这种开放性是非常宝贵的。”埃尔菲克说，“你只需要进行观察，而在某些情况下，你会发现一些真正令人兴奋的现象。”
By Laura, Baisas How starfish lose limbs (on purpose) and survive
https://www.popsci.com/environment/starfish-limb-regeneration/
【1】 A. B. Tinoco; Vyshnavie Kirupakaran; Delia Capatina; M. Egertová; M. Elphick， Discovery of a neuropeptide that acts as an autotomy-promoting factor. Current Biology, 2024. https://dio.org/10.1016/j.cub.2024.08.003
【2】 G. Cary; Andrew Wolff; Olga R. Zueva; Joseph Pattinato; V. Hinman， Analysis of sea star larval regeneration reveals conserved processes of whole-body regeneration across the metazoan. BMC Biology, 2019. https://dio.org/10.1186/s12915-019-0633-9
【3】 P. Mladenov; Suleiman A. Igdoura; S. Asotra; R. Burke， Purification and Partial Characterization of an Autotomy-Promoting Factor from the Sea Star Pycnopodia helianthoides. The Biological Bulletin, 1989. https://dio.org/10.2307/1541585