【生物知多啲:蚯蚓】蚯蚓斬頭斬尾也能重生?秘密在細胞分化!
【明報專訊】日劇《今際之國的闖關者》(Alice in Borderland)主角跌進古怪時空,參與殘酷玩命遊戲,結局揭盅繫於心跳停頓的一分鐘,劇名中的Borderland實是意指徘徊生死之間。主角總是受「庇佑」的,當然可以玩極都未死,而在大自然之中,想想也有自帶「主角光環」的生物,蚯蚓斬頭斬尾都能重生,人又有沒有這個機制?今集【生物知多啲】就會分享蚯蚓的「重生」機制!
人體細胞計劃死亡
中大通識教育部講師、分子生物技術學博士吳家亮說:「人始終是很複雜的生物,比蚯蚓複雜很多,從某個層面看,相比之下更『易死』些。」蚯蚓身體分成一節節,這個外觀藏着能頑強存活的秘密,其身體中間有一節是環帶,是生殖器官,在環帶前面是頭部、後面是尾部,而體內有貫穿全身的血管,連着橫向的微血管形成循環,打橫切斷蚯蚓的話,仍能有血液循環;另外,如果帶肛門的尾端被切去,會比帶腦部的頭端被切「重生」時間更快,但因為再生出頭或尾的過程消耗很多能量,蚯蚓亦要本身非常強壯才可「重生」。
一個人甩了頭,明顯就活不了。「這是基因調控的機制,我們的基因讓我們沒有這個能力,而一些生物能夠在細胞受損時啟動一個機制,重新把頭長出來。」又如壁虎可以byebye自己條尾、海星斷了一隻腕足也可再長出來。不過人的體內細胞,生生死死亦是不斷發生。當被別人激怒或很傷腦筋時,我們慣說「死好多細胞」,吳家亮指出,在我們的生命周期中,確是有些細胞計劃了要死的,「對唔住,你係要過身」,這叫細胞凋亡,「如胚胎成形期間,未見得到手指時,只有一個大手掌,手指之間有一些蹼狀物連住」,像鴨腳那樣,「慢慢地手指之間的細胞就會凋亡,手指才會成形」。
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基因治療 重啟細胞回春?
生命的神奇,是從胚胎的幹細胞分化成不同細胞,變成皮膚、骨骼、腦、心、手、腳……一個人全身的細胞都具有同樣基因,怎樣決定哪個分化成手、哪個分化為腳?他形容,「細胞分化就是『撻着』某些基因,看撻着什麼基因就變成什麼細胞」,而這個形成不同器官的「撻着」機制仍是科學家深感興趣的研究題目。
動物能夠重生,亦是未分化的細胞能去到傷口再分化出新的器官,或細胞可回到未分化的狀態,再度分化。而人體細胞可否這樣「返轉頭」?暫時只在實驗室環境才見到這個dedifferentiation(逆分化)的過程,而哈佛醫學院教授David Sinclair在今年1月發表一項令老鼠「回春」的研究,吳家亮解釋:「之前已有發現指出,表觀遺傳資訊與細胞衰老息息相關,而這個研究發現,當老鼠年老時,原本的表觀遺傳資訊會變得混亂,但當施以基因治療時(把幾個基因一起放到老鼠內),便能恢復原來的表觀遺傳資訊,好似重啟電腦一樣,讓細胞重回青春。」CNN相關報道引述Sinclair表示,由老鼠到在人體做安全的臨牀實驗可能尚需幾十年時間,還訪問教授有什麼抗衰老貼士,不外乎多食菜、睡眠充足、勿為瑣碎事煩惱等。
搽護膚品可逆轉青春?
至於護膚品又如何「逆轉青春」?吳家亮認為若是塗在臉上的,「很多都是呃人,很多美容產品都是得到霎時的效果,如為太乾的皮膚補充水分,看上去更水潤,過一排沒搽就沒有了」。延長壽命是人類的千年願望,我們不似蚯蚓可以生出新器官,但可以移植器官,「而一些發展方向是甚至研究用你自己的細胞培養一個肺出來,就不會有排斥,每個部件衰老就逐個換,便可延續生命,只要個腦仲function得到」。腦袋人人得一個,即使身體可以複製,思想不同,也已是另一個人,但要複製腦袋,那些細胞可不如皮膚細胞易懂,「腦的複雜在於細胞之間好多溝通,皮膚的細胞基本上只會跟附近的細胞傾偈,但腦不是,神經細胞的信息可遙距傳遞,例如眼有神經細胞連到腦,才產生視覺」,而且一粒細胞又不止連上另一個,「就如有成千上萬個朋友的人際網絡,腦細胞本身已非常多粒,各自的朋友又不一樣,人類嘗試畫出腦的地圖,但到現在仍沒有很多進展」。
瀕死看到人生走馬燈?
《今際之國》因一分鐘心跳停頓的生死關頭延展出一個大世界,事實上瀕死之際,神秘的腦袋怎樣運作?去年2月有一項研究發表,研究人員原為一名87歲的癲癇症患者進行腦部掃描,以了解他發作的情况,但病人突然心臟病發死亡,他們意外地記錄了其臨死前的腦電波,在病人心臟停止跳動的前後約30秒,大腦裏與做夢及回憶相關的部分活動增加,似乎佐證了一般人認為死前會回顧人生的想法,「不過研究員也說得很清楚,因為只有一個案例,而且這樣是否就代表在回憶過往經歷,也是不肯定的,但起碼不排除有這樣的可能性」。
醫學上點先算「死咗」?
內科醫生Dr Who說醫生證實病人死亡,「俗稱cert人」,並要作以下檢查:
1. 照瞳孔確保沒有反應
2. 聽心,確保無心跳
3. 聽肺,確保無呼吸
4. 量一次血壓,確保無血壓脈搏
5. 做心電圖確保無起伏
「心電圖上所印的時間就是死亡時間。」他說心跳停頓一分鐘不罕見,但不是死亡的定義,「醫學上很多情况之下,心跳都可以突然停頓,或長或短,有時病人心跳太快,一些藥物如幫心臟重新開機,亦會見到心電圖停了兩秒突然再跳;做心臟移植手術時,中間亦一定會有心臟停的環節,便用人工心肺機代替心臟功能一段時間」。如果像日劇中,一個人倒在街上,急救人員發現他心跳停頓,「當心臟完全不跳,醫學上叫asystole,但不代表死咗,如急救時發覺asystole就開始要做心外壓、落藥等,有些人的確救得番,我們叫『搓贏咗』」。
停足一分鐘,條命是否凍過水?Dr Who說:「平時急救成功機會率大概是九死一生,當在街外有人倒下,我們去急救,十個只有一個救得番,如果在醫院,或有特別儀器,可去到三、四、五成,機會也不是很高,這個成功機會率會隨時間降低,籠統地說,每遲1分鐘,生存機會率就減大概一成,停十分鐘就冇乜得剩,但都要視乎實際情况而論。另一個急救知識則是,心跳停了做急救,最有機會救回是觸電的人,心臟被電擊中,突然不跳,做心肺復蘇,(成功救回)機會比一般心跳停頓高。」
「cert咗」都可返生?
在醫院,決定死亡則在30分鐘裏,「這個是有斟酌餘地的,內科病房通常較多老弱病人,急救以30分鐘來計,不斷去搓(做心外壓),30分鐘後有轉機就繼續搓落去,但如果30分鐘都唔得,就好大可能宣告搶救失敗。相反,如果在急症室見到一個後生仔突然心跳停了,而他本身好健康,也值得再搏,有些搓過一小時都有」。
死亡還分心肺死亡及腦死亡,以上檢查步驟是指前者,Dr Who說:「腦幹是控制一個人心跳及呼吸,理論上若腦幹失去功能 ,而心肺及其他器官功能沒問題的話,現行醫療可用不同方法延命。腦死亡是死了中央server,一日唔停部機,心肺一日仍有機會運作。例如一些腦幹死亡後需要捐贈器官的情况,我們便會用不同的儀器去保持各器官的運作。」若他遇到懷疑是腦幹死亡的情况,就會交由腦科醫生跟進,要做針對腦神經的測試,去判定腦幹是否完全死亡。
有時聽到神怪新聞報道,有人在醫生判定死亡後「返生」,他有沒有遇過?「真係冇,通常人沒了心跳,所有器官冇血到就會離世,以及到了姑娘call醫生,醫生在十多分鐘至半小時內來到,已有一段時間,基本上也已死透。」他猜想,「香港的醫院有心電圖,一些地方沒這些儀器,只靠身體檢查去判定死亡,都有可能判錯」。
H. Robert Horvitz(1947-)
在芝加哥出生的生物學家,2002年諾貝爾生理學或醫學獎得主之一。生命起始之時,無數細胞會誕生,而生物的一生中亦會不斷長出新的細胞,同時有很多細胞死亡來維持平衡,這個過程是靠基因調控,並稱為細胞凋亡(programmed cell death),Horvitz在1986年從線蟲研究發現令細胞凋亡發生的基因,及後亦發現是什麼基因防止細胞死亡,以及調控如何移除死亡細胞。
文˙ 曾曉玲
{ 圖 } 受訪者提供
{ 美術 } 張欲琪
{ 編輯 } 王翠麗