科學家將一隻能正常活動的眼球移植到蝌蚪的尾巴上 科學家將一隻能正常活動的眼球移植到蝌蚪的尾巴上

科學家將一隻能正常活動的眼球移植到蝌蚪的尾巴上

科學家將一隻能正常活動的眼球移植到蝌蚪的尾巴上

很難說哪件事更瘋狂:是塔夫茨大學的研究人員花了一年時間切除蝌蚪胚胎的微小眼球,然後將它們重新粘到蝌蚪的尾巴上;還是說,當這些蝌蚪孵化後,其中一些蝌蚪竟然能夠透過尾巴上的眼睛看到東西。

如你所知,視覺並非如此運作——你的眼球應該連接著一條粗壯的神經,這條神經將接收到的信號傳回大腦,大腦再將雙眼的信息整合起來,形成你眼前世界的三維圖像。如果沒有這條與大腦的直接連接,你的眼球就毫無用處。

至少在過去的幾個世紀裡,科學家一直都是這麼認為的。但近幾十年來,動物和人體實驗一再表明,中樞神經系統——包括大腦和脊髓——比人們過去認為的要靈活得多,適應性也更強。例如,如果大腦的某個部分受損,原本流向受損區域的訊息通常會被重新路由,由大腦的另一個部分來處理。

這些新發現讓塔夫茨大學的研究人員不禁思考:視神經真的是傳入視覺訊號的唯一途徑嗎?神經系統的其他部分,例如脊髓下方的神經,是否可以在沒有大腦幫助的情況下自行處理這些訊號?

他們意識到,蝌蚪是檢驗這個問題的好方法:他們會在蝌蚪還在發育的時候進行手術,這樣移植的眼睛就有時間長出神經根,這些神經根有可能與蝌蚪的其他神經系統連接起來。

手術過程十分繁瑣,但研究人員成功地將眼球移植到了超過200個蝌蚪胚胎的尾巴上:

道格拉斯·J·布萊克斯頓

當經過基因改造的蝌蚪孵化後,研究人員立即著手測試它們的視力。以下是《實驗生物學期刊》對此實驗的描述:

他們將兩棲動物放入容器中,容器一半用紅光照射,另一半用藍光照射,並定期翻轉容器。在訓練過程中,每當蝌蚪進入紅光區域時,就會受到輕微的電擊警告。休息片刻後,研究人員測試蝌蚪是否學會將紅光與電擊懲罰聯繫起來,以及它們是否會待在容器的藍光區域。

雖然失明的蝌蚪從未對盤子的一側或另一側表現出偏好,但移植了眼睛的七隻蝌蚪學會了待在藍光下,這表明它們可以透過移植的眼睛看到東西。

問題是,為什麼只有七個?

答案最終與移植後供體眼球神經的生長方式有關。由於研究人員用紅色螢光蛋白標記了供體眼球,因此能夠對蝌蚪進行成像,並比較其神經的生長情況。在一半的蝌蚪中,神經完全沒有生長;而在另外約四分之一的蝌蚪中,神經雖然生長了,但最終卻進入了蝌蚪的胃裡。

道格拉斯·J·布萊克斯頓

但在其他四分之一的受試者(總共 31 隻蝌蚪)中,神經一直延伸到動物的脊髓;7 隻視力正常的蝌蚪中有 6 隻屬於這一組:

道格拉斯·J·布萊克斯頓

研究人員的發現似乎表明,脊髓中的神經元至少能夠完成大腦的部分功能。如果真是如此,科學家未來或許可以利用脊髓的這種「智慧」進行多種醫療治療,例如恢復癱瘓肢體的運動功能。