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中研院細胞與個體生物學研究所助研究員陳振輝表示,關於某些動物可以再生相同組織的問題,已經困擾生物學家超過百年。18世紀時義大利生物學家Lazzaro Spallanzani重複切除蠑螈的四肢和尾巴,是第1次提及再生記憶。
1、200年後,科學家對於再生記憶的了解仍相當有限。曾有科學家為測試這個現象,在11個月內重複切除斑馬魚的尾鰭27次,結果發現每次新生的尾鰭竟與切除前完全相同。
另有科學家在16年間,重複移除同1隻蠑螈的眼球水晶體18次,結論同樣是再生出來的新水晶體和原先的組織完全相同。但對於再生記憶儲存的格式、位置或是記憶提取的方法,直到現在仍然是科學家積極探討的研究課題。
陳振輝研究團隊透過大規模隨機基因突變的方法,發現再生記憶受到影響的斑馬魚的作用基轉,找出特定的基因「DNA聚合每阿爾法次單元2(DNA polymerase alpha subunit 2,pola2)」,此基因的活性對細胞遺傳物質的複製分裂有直接的影響。
實驗發現,藉由調控pola2的活性就能有效改寫再生記憶,例如,成年斑馬魚在受傷後,再生出縮小版的尾鰭或是魚鱗,不再是原本的模樣。被改寫後的再生記憶可以長期穩定存在,控制將來受傷後新生組織的大小與形狀。
中研院研究團隊進一步發現,類似機制也會影響頭索動物,例如,文昌魚和環節動物水蚯蚓的再生反應,在受傷後會長出縮小版的尾巴和頭部體節。相關的細胞及分子調控機制,可能同時控制著脊椎動物和無脊椎動物的再生記憶。
這項研究成果不僅發現影響再生記憶的關鍵基因,探討其儲存的位置,更提出了再生記憶提取的新模型。以往認為,再生記憶不可能被改寫,如今這個假說已被重新修正。
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