有時候科學非常奇怪。塔夫茨大學再生和發育生物學中心的科學家們想要知道科學究竟能奇怪到何種程度,因此他們摘掉了蝌蚪的眼睛并將其中一只眼睛安裝到了它的尾巴上。他們并沒有考慮神經末梢連接的問題,他們僅僅拿了一個原基(最終能夠發育成一只眼睛的細胞塊),并在蝌蚪的尾巴上面挖了個洞,接著再將它塞進去。這種科學怪人式的方法,出人意料地管用。
這個實驗有許多令人稱奇的地方,因此讓我們一步步來了解。首先,這一研究嚴格地在一只蝌蚪的身上進行。蝌蚪是某種兩棲動物生命周期的幼年階段,尤其是青蛙和蟾蜍。當它們最開始被孵化出來的時候,身體或多或少有點像球,它們還有兩側扁平的尾巴和位于身體內部或外部的腮。在它們生長的時候,會經歷變態發育,長出四肢和肺,并讓尾巴消失。它們的消化系統也會發生巨大的變化,從蝌蚪的食草生活進入成年期的食肉生活。
它們的眼睛也會經歷巨變。它們在生長的時候,會伸出神經纖維的卷須(或者說軸突)。先前當生物學家們將這些有熒光蛋白標記的細胞注入蝌蚪體內時,觀察到了這一現象。這使得它們能長出可視化神經。蝌蚪約有一半的神經直接與脊柱相連,而另外一半神經的連接在胃部附近建立。然而沒有一個直接與大腦相連。因此研究人員們開始思索如果蝌蚪的眼睛不與大腦相連,那么它們也不一定非要長在蝌蚪的腦袋上,對吧?好吧,其實我的思維沒這么跳躍,這是研究人員們的思路。
給蝌蚪注射了魚用鎮定劑之后,研究人員們摘掉了它們的眼睛(對于它們而言傷口愈合非常快,在不到24小時的時間里就愈合了)。接著他們將其中一只眼睛安裝到了尾巴上。之后他們發現蝌蚪不僅能檢測到光的變化,還表現出了學習視覺行為。
顯然,這一實驗提出來的問題比它解答的問題更多。眼睛如何發育,它們怎么知道該如何在身體另一個末端與脊柱相連?該研究認為蝌蚪捕獲數據之后傳輸數據的方式發生了變化,但具體的機制依舊是個謎。
該研究的含義非常重要,對于控制系統而言尤為如此。如果我們能夠理解大腦和神經元的可塑性(根據經歷發生改變的能力),那么也許有一天我們能夠設計出能編程、學習和適應的控制系統。但從另一方面來看,我們又在接近另外一個危險的境地。
文:肌肉桃/煎蛋網
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