源泉种的脊骨和抗菌细菌

一些动物可以再生被切除的身体部位，蝾螈就是其中之一。例如，如果他们失去了一条肢体，他们可以再生一条功能齐全的新肢体。科学家们显然对这个过程是如何进行的非常感兴趣，因为它可能会给我们一些线索，让我们知道为什么这个过程不会在人类身上自然发生，以及我们如何才能让它发生。但关键问题之一是，是什么控制了这个过程?替换的身体部位如何“知道”它应该变成多大?其中一个关键部分，似乎是与神经系统的完整连接。马萨诸塞州大学的凯瑟琳·麦卡斯克接受了克里斯·史密斯的采访。

凯瑟琳:我们研究的是一种非常神奇的模式生物，叫做墨西哥蝾螈。这种动物能够再生各种不同的复杂结构，其中之一就是它们的四肢。很多人都在研究肢体再生，研究肢体再生的各个方面，尤其是在早期阶段。但没有人真正研究过再生的后期阶段，以及形成一个功能齐全的肢体的不同步骤。

克里斯:如果你把其中一只蝾螈的一个肢体切除，它会长出一个新的肢体，从一个非常小的肢体开始，然后把它变大，还是只是长出一个完整的组织，然后从合适的大小变成类似肢体的东西?

凯瑟琳:基本上肢体的再生要经过多个步骤。第一步是形成胚芽，胚芽实际上和发育中的胚胎形成肢体时形成的结构很相似。然后胚基形成肢体。但是，最初，肢体的尺寸与动物的其他部分相比是非常小的。然后那个小肢体——我们称之为小肢体——与动物的其他部分相比生长得非常快，直到它达到合适的大小。然后变慢。

克里斯:那它怎么知道附着在它身上的动物有多大呢?

凯瑟琳:这就是我们想要回答的问题的核心，就是控制肢体再生生长的来源是什么。从本质上讲，我们发现来自肢体神经的信号调节着这种生长。

克里斯-哦，对了!所以神经和发育中的组织交流，以某种方式，促进它得到合适的大小?那么神经是如何知道要向组织发送什么信息的呢?我是说，我们明白这是怎么回事吗?

凯瑟琳-不，我们没有。这就是我们在实验室里试图回答的未来问题，神经是如何知道肢体被切除的，以及它是如何知道控制生长的。当它知道要停止生长。这些都是我们需要回答的非常重要的问题。这就是我们现在正在努力做的。

Chris -你最初是怎么发现神经有这个作用的?

凯瑟琳-这是一种偶然的意外。当我还是博士后的时候，我一直在对很久以前再生的肢体进行组织学分析。我注意到的一件事是这些肢体似乎比正常的，未截肢的肢体有更多的神经支配。于是我就在脑海里想，“我认为这可能有一天会很重要，但我不知道它对什么很重要。”因此，当我们真正开始研究生长调节和大小的过程时，在再生的后期阶段，我想起了我做过的那些研究，并说，“也许我们应该看看神经!”然后我们越深入研究之前关于神经信号的文献以及任何与大小相关的文献，我们说，“等一下，我觉得这里可能真的有什么。”

克里斯:你知道神经是最重要的还是最终的原因吗，还是你还没有发现另一个环节:神经是否直接与组织对话，从而产生效果;还是神经与其他东西对话，改变了化学环境，从而影响了生长?

我们的研究表明神经与再生组织对话。我们不知道那里是否有中间产物，或者它是否直接与组织对话。我认为，一旦我们开始了解神经信号的分子机制的核心，那么我们就可以开始了解这些下游信号。但我们知道的一件事是神经一定是从上游接收信号的。我们之所以知道这一点，是因为我们开发了一种新的测试——或分析——来观察当神经与中枢神经系统分离后，它们是否仍然可以单独调节生长。事实上，我们很惊讶地发现，它们并不完全靠自己来调节生长。它们必须与中枢神经系统相连。

它们是运动神经，还是感觉神经，还是两者都有;因为，很明显，它们遵循的路径对于这两种不同类型的神经元来说是完全不同的?

凯瑟琳:当然。是的。所以，我们还不能百分之百确定。我们开发的实验集中在感觉神经元上。所以我们知道感觉神经元不能自己调节大小。所以很有可能运动神经元确实有这种信息，来调节大小。我们必须在未来对此进行测试。

Chris -那你打算怎么做呢?因为，很明显，找到这些因素将是至关重要的，因为，不仅仅是为这项研究提供信息，而是对组织再生如何在其他动物中发挥作用的整体理解，你要如何试图了解神经的作用呢?

凯瑟琳:我们基本上采取了两种方法。第一种方法实际上是使用我们在文献中发现的候选列表我们知道这些候选列表是由神经调节的并且可能已经与再生的早期阶段的生长有关。但我们也想用一些NextGen测序来真正表征神经和再生组织中发生的表达模式，并更好地了解在不同生长阶段这些组织中存在的分子特征的变化。

蚂蚁有多少个胃?从解剖学上讲，答案是1。但真正的答案是——至少对某些物种来说——两个，因为通过在它们之间传递胃内容物，这个群体有一个共享的“胃”，使它们能够在所有成员之间分配资源。但它比这更聪明，因为除了进入社区储藏室的卡路里之外，还有一大堆信号可以帮助控制蚂蚁社会的运作方式，正如Adria Le Boeuf向Chris Smith解释的那样……

所有的昆虫，包括所有的蚂蚁，它们的胃都有三部分。第一部分，在一些蚂蚁身上，已经被征用成一个社会胃。所以基本上就是这个特殊的袋子用来装食物，然后和它们的同伴分享，它们可以用这个袋子来装它们在外面觅食时发现的好东西，然后反刍和分享。所以我们说的是呕吐物。

克里斯-很好。所以，它们的目标是紧紧抓住这个，决定什么在消化道中进行，什么在消化道中共享。他们真的能控制第一个胃里的东西吗?

亚德里亚:我们认为是这样，它们还在这种液体中加入了很多有趣的东西。所以它们不仅仅是分享食物。它们在里面加入了一大堆其他的东西，要么是它们自己代谢的产物要么是潜在的操纵性的东西，有益的东西。这真的很令人兴奋，因为它在一定程度上允许了蚁群范围内的全球化新陈代谢。好吧，这就是我们想要测试的想法。

克里斯:怎么做?

阿德里亚:一件非常方便的事情是，我们可以，你知道，用正确的方式轻轻地挤压蚂蚁，我们可以让它们反刍并分享这个社会胃的内容。所以我们开始在蚁群中选取不同的蚂蚁，我们知道它们的角色是不同的:照顾幼蚁的蚂蚁，和出去觅食的蚂蚁。我们认为我们可能会看到不同的群体有不同的优先事项。一个年轻的群体刚刚开始，他们需要迅速成长。一个成熟的蜂群，它们需要分散:新的蚁后，新的雄蚁开始新的蜂群。我们想也许它们也会在这个社会循环系统中传递不同的分子。

克里斯-是这样吗?

亚德里亚:我们发现，我们主要研究的是蛋白质，确实如此。不同个体之间存在差异，看护者和觅食者之间，我们看到了差异，在年轻群体和成熟群体之间有很大的差异。成熟的菌落似乎在传递统一的资源，大的储存蛋白质。就好像他们非常富有，他们可以整合和处理他们的资源，并通过社会循环系统将它们传递出去。在年轻的蚁群中，它们共享简单的糖处理过程在蚁后和觅食蚁群中这些不同的蚂蚁中，我们发现蚁后的液体中有一些抗衰老的蛋白质。这很酷，因为它提出了两种可能的原因。所以护士往往是年轻的，她们也更接近蚁后。所以有可能是它们自己制造了更多的抗衰老蛋白质，或者它们把这些蛋白质喂给了蜂王，或者是蜂群里的其他个体生产这些蛋白质然后把它们给了护士或者给了蜂王。所以，还有很多工作要做。

克里斯-这些胃是在蚂蚁体内其他地方发出信号的下游，还是说胃是信号的源头?换句话说，如果蚂蚁得到了信息素，那么信息素就会以各种方式改变它的行为。这也影响了它对胃内容物的作用，或者实际上是胃对进入它的东西做出反应，并对它做一些事情。

亚德里亚:我们的工作表明，我们还没有发表蚂蚁生理控制的其他方面，它们把什么放进了社会胃里。我们也在做一些工作，看看他们是否能感知到他们在那里的东西。有没有一种信息是通过社交胃传入的，然后它们就能感知到?我们不知道。我的意思是，稍微思考一下民主什么时候值得进行民意调查?你可能不值得读你收到的选票。

Chris -让我烦恼的是，当你之前用了“呕吐”这个词，说到“呕吐”的时候，这是我们从小就被编程排斥的东西，因为这意味着感染控制。在控制感染或传播的过程中，或者在菌落中发现和应对其他威胁的过程中，这种方法是否被滥用?

亚德里亚:这是一个很棒的问题。是的。蚂蚁很容易受到流行病或疾病的影响，因为它们像人类一样生活在狭小的空间里，事物可以像野火一样传播。在不同的物种中，关于蚂蚁生病时是否会进行更多的液体交换，有不同的结果，有些物种肯定会做得更多。当我们观察社交液体中的蛋白质时，我们确实看到了一些与免疫力有关的东西。所以我认为很有可能至少在我们研究的物种中，当它们生病时，它们会产生更多的特定物质，然后传递给它们的巢穴同伴，从而保护它们的巢穴同伴免受疾病的侵害。

克里斯:你有没有试过操纵它，很明显，做一项观察性研究，你拿起一只蚂蚁，确定它在队列中的啄食顺序，然后看看它的胃里有什么。但是如果你在胃里添加一些东西，你能改变它或接受者的行为吗?

亚德里亚:是的。所以我们看到的一个很酷的事情是，这个社会胃包含了各种各样的东西，不仅仅是蛋白质。有小的rna，有激素，有很多很酷的东西，我们已经对我们发现的主要激素做了一些研究;它们似乎以幼虫为目标。因此，当一个蚁群传递大量这种称为幼崽激素的激素时，它会使幼虫发育成更大的成年虫，并帮助它们发育得更快。更多的孩子长大成人。它有点类似于母乳或精液，在那里，所有这些不同类型的信息都与重要的货物一起在这里结束。我们从对人类和模式生物的研究中看到，有很多东西可以改变这种社会交换的材料。我们在蚂蚁身上看到的是你的社会角色，你在蚁群中的行为角色。还有你所在的整个群体的年龄所有这些都会影响到共享的内容，这是非常令人兴奋的，因为这意味着有很多东西可以发现，这些不同的组件是如何操纵接收器的，如何交流重要信息，以及如何理解群体是如何共同工作的。