How do animals regrow their limbs? And why can't humans do it? - Jessica Whited

Translator: Chi Phạm Reviewer: Nim Hậu Bình

For some animals, losing a limb is a decidedly permanent affair.

Đối với một số loài động vật, mất một chi là chuyện vĩnh viễn.

But for salamanders, particularly axolotls,

Nhưng đối với kỳ nhông, đặc biệt là axolotls,

amputation is just a temporary affliction.

cắt cụt chi chỉ là một vấn đề tạm thời.

Not only can they grow back entire limbs in as little as six weeks,

Chúng không chỉ có thể mọc lại toàn bộ chi trong vòng sáu tuần,

they can also regenerate heart and even brain tissue.

chúng còn có thể tái tạo tim và thậm chí cả mô não.

So how does this astonishing adaptation work?

Vậy sự thích nghi đáng kinh ngạc này hoạt động như thế nào?

Regardless of regeneration,

Bất kể sự tái tạo,

every limbed creature had to grow their arms and legs at some point.

mọi sinh vật có chi đều phải mọc tay và chân vào một thời điểm nào đó.

And whether that process starts in the womb or the world,

Và cho dù quá trình đó bắt đầu trong bụng mẹ hay bên ngoài,

it almost always begins with little bumps called limb buds.

nó hầu như luôn bắt đầu với những vết sưng nhỏ gọi là chồi chi.

These buds are full of progenitor cells—

Những chồi này chứa đầy các tế bào tiền thân -

a cornucopia of cell types that can differentiate into various tissues,

một tập hợp các loại tế bào có thể biệt hóa thành các mô khác nhau,

including muscles, cartilage, ligaments, and tendons.

bao gồm cơ, sụn, dây chằng và gân.

Some of these progenitors are stem cells,

Một số tiền thân này là tế bào gốc,

capable of developing into a range of specialized cells and tissues,

có khả năng phát triển thành một loạt các tế bào và mô chuyên biệt,

while others are merely derived from stem cells.

trong khi những tế bào khác chỉ có nguồn gốc từ tế bào gốc.

But in either case, the progenitors differentiate and multiply rapidly

Nhưng với cả hai trường hợp, các tiền thân sẽ phân biệt và nhân lên nhanh chóng

as the limb bud develops.

khi chồi chi phát triển.

Nerves grow into the limb from nearby cell bodies

Các dây thần kinh phát triển thành chi từ các cơ thể tế bào gần đó

and a network of blood vessels form which fuel the process with oxygen.

và một mạng lưới các mạch máu hình thành để cung cấp oxy cho quá trình này.

Eventually, that tiny bud grows into a full infant limb.

Cuối cùng, chồi nhỏ bé đó phát triển thành một chi sơ sinh đầy đủ.

Most salamanders, including axolotls, develop their limbs in the same way.

Hầu hết kỳ nhông, gồm axolotls, phát triển các chi của chúng theo cách tương tự.

But unlike other animals, they can also start this process all over again

Nhưng khác với các loài động vật khác, chúng cũng có thể bắt đầu lại quá trình

if they need to.

nếu cần.

When salamanders lose a limb,

Khi kỳ nhông mất một chi, các tế bào da

surrounding skin cells quickly surge across the wound’s surface.

xung quanh sẽ nhanh chóng nổi lên trên bề mặt vết thương.

This new layer of skin is called the wound epidermis,

Lớp da mới này được gọi là lớp biểu bì vết thương,

and once established, it signals cells in the underlying limb stump

và một khi được hình thành, nó báo hiệu cho các tế bào ở gốc chi bên dưới

to undergo something called dedifferentiation.

trải qua một thứ gọi là khử biệt hóa.

This process reverts nearby cells from fully developed limb tissues

Quá trình này đưa các tế bào lân cận từ các mô chi phát triển đầy đủ

back into earlier, less specialized progenitor cells.

trở lại các tế bào tiền thân trước đó, ít chuyên biệt hơn.

At the same time, the peripheral nervous system fires up stem cells

Đồng thời, hệ thống thần kinh ngoại biên kích hoạt các tế bào gốc trên

throughout the salamander’s body.

khắp cơ thể của kỳ nhông.

This would be impossible for most multicellular organisms,

Điều này sẽ không thể xảy ra đối với hầu hết các sinh vật đa bào,

whose stem cells typically lose their regenerative capacity with age.

mà tế bào gốc của chúng thường mất khả năng tái tạo theo tuổi tác.

But when salamander stem cells near the injury get the right signal,

Nhưng khi tế bào gốc kỳ giông gần vết thương nhận được tín hiệu phù hợp,

they reactivate and start multiplying.

chúng sẽ kích hoạt lại và bắt đầu nhân lên.

Researchers don’t know what ratio of stem cells

Các nhà nghiên cứu không biết tái tạo hóa cần

and dedifferentiated progenitor cells regeneration requires.

bao nhiêu tỉ lệ tế bào gốc và tế bào tiền thân đã mất biệt hóa.

But we do know these cells come together

Nhưng chúng ta biết những tế bào này kết hợp với nhau

to form the most important part of the process: the blastema.

để tạo thành phần quan trọng nhất của quá trình: blastema.

This structure is almost identical to a limb bud—

Cấu trúc này gần giống với chồi chi -

the primary difference is that it’s made of recycled, repurposed cells,

sự khác biệt chính là nó được làm từ các tế bào được tái chế, tái sử dụng

and potentially reserved cells, rather than completely new ones.

và các tế bào có khả năng được bảo lưu, thay vì các tế bào hoàn toàn mới.

Beyond that, blastemas and limb buds have the same mission:

Ngoài ra, phôi và chồi chi có cùng một nhiệm vụ:

to make thousands of new cells and organize them

tạo ra hàng nghìn tế bào mới và tổ chức chúng

into the muscle, bone, skin, and nerve tissue

thành các mô cơ, xương, da và thần kinh

required for a functional limb.

cần thiết cho một chi hoạt động.

As this process unfolds, nerves and blood vessels spanning the injury site

Khi quá trình diễn ra, các dây thần kinh và mạch máu trải dài vị trí chấn thương

transmit nutrition and oxygen.

truyền dinh dưỡng và oxy.

Over several weeks, the stump will steadily grow

Trong vài tuần, vết sưng sẽ phát triển đều đặn

a miniature limb with translucent skin.

một chi thu nhỏ với da mờ.

And when the process is complete,

Và khi quá trình hoàn tất,

not only will the limb match the rest of the salamander,

không chỉ chi sẽ phù hợp với phần còn lại của kỳ nhông,

there won't even be a scar.

thậm chí sẽ không có vết sẹo.

The relationship between scarring and regeneration

Mối quan hệ giữa sẹo và tái tạo

is just one of this processes’ many mysteries.

chỉ là một trong nhiều bí ẩn của quá trình này.

Scientists are still tracking salamander cells on the molecular level

Các nhà khoa học vẫn đang theo dõi các tế bào kỳ giông ở cấp độ phân tử

to determine how they revert from a mature stage into a regenerative one.

để xác định cách chúng quay lại từ giai đoạn trưởng thành sang giai đoạn tái tạo.

And research into transplanting blastema cells investigates

Và nghiên cứu về việc cấy ghép tế bào blastema khám phá

how other animals might replicate this reconstructive wizardry.

cách các động vật khác có thể lặp lại phép thuật tái tạo này.

We also don’t understand how salamanders’ bodies know

Chúng ta cũng không hiểu làm thế nào cơ thể của kỳ nhông

what part of the limb has been lost or how much needs to be regrown.

biết phần nào của chi đã bị mất hoặc cần phải mọc lại bao nhiêu.

One theory is that blastema cells have a form of positional memory,

Một giả thuyết cho rằng các tế bào blastema có một dạng trí nhớ vị trí,

allowing them to determine how much to grow in relation to one another.

cho phép chúng xác định mức độ phát triển liên quan đến nhau.

And it’s equally important to understand how these limbs know when to stop growing

Và điều quan trọng không kém là hiểu

làm thế nào các chi này biết khi nào nên ngừng phát triển

to prevent overdevelopment, like in cancerous tumors.

để ngăn chặn sự phát triển quá mức, như trong các khối u ung thư.

But one of regenerations essential ingredients doesn’t belong solely

Nhưng một trong những thành phần thiết yếu của quá trình tái tạo không chỉ

to salamanders: the blastema.

thuộc về kỳ nhông: blastema.

Deer antlers use a similar healing tissue to regenerate each year,

Gạc hươu sử dụng một mô chữa lành tương tự để tái tạo mỗi năm,

even though their skin scars like ours.

dù da của chúng có sẹo giống như chúng ta.

Spiny mice can also restore skin, hair, and some other appendages scar-free.

Chuột có gai cũng có thể phục hồi da, lông và một số phần phụ khác không có sẹo.

And even humans can regenerate the tips of our fingers and toes

Và ngay cả con người cũng có thể tái tạo đầu ngón tay và ngón chân của chúng ta

in a surprisingly similar manner.

theo cách tương tự đến ngạc nhiên.

We still don’t know whether this ability is tied

Chúng ta vẫn chưa biết liệu khả năng này có liên quan đến

to our shared ancestry with salamanders

tổ tiên chung của chúng ta với kỳ nhông

or fueled by distinct biological mechanisms.

hay được thúc đẩy bởi các cơ chế sinh học riêng biệt.

But with time and research,

Nhưng với thời gian và nghiên cứu,

who knows what evolutionary knowledge we might grow back.

ai biết được kiến thức tiến hóa nào chúng ta có thể phát triển trở lại.