再生能力

當被敵害追趕的時候，如果身體的一部分被敵人抓住了，一些動物就可用弄斷部分肢體的辦法來保全性命，使身體的其他重要部分不受損傷而逃走，它們被弄斷了的部分在以後還能再長出來。這在動物學上叫做“再生”。構成動物身體的最小單位是細胞，有的具有再生的能力，有的則不能再生。

在植物學上，再生能力是指植物營養器官形成自己沒有的其他部位的能力。如葉插長出根、莖，枝插長出葉、根，根插長出枝、葉。植物體因受傷或生理上分離而失掉組織或器官後，恢復或複製失去部分的現象。

再生現象廣泛存於植物中，對植物的生存和繁衍具有重要意義。

基本介紹

• 中文名：再生能力
• 外文名：regenerative power
• 解釋：植物營養器官形成自己其他部位
• 舉例：葉插長出根、莖，枝插長出葉、根
• 植物：秋海棠等
• 動物：蚯蚓、壁虎、蜥蜴、海綿等

細胞再生

植物細胞

植物的組織，甚至單個細胞都具有再生能力。在植物組織中，尤以分生組織的再生能力更為明顯。

從薄荷、馬鈴薯、蘭花的莖端切下生長點，接種在合適的培養基上，均能再生出完整植株。如果用手術的方法，將莖端分生組織劈切成兩半，或分切成幾塊，則每一部分仍可重建成一個完整的苗端，最後各自發育成一個枝條。如果把洋紫蘇莖切一楔形缺口，以切斷上下維管束的聯繫，此後在維管束之間的皮層薄壁組織細胞或髓細胞會再分化出木質部分子和韌皮部分子，使中斷的維管束重新連線起來。

植物再生中，最引人注目的是單個營養細胞的再生。1955年 F.C.斯圖爾德從胡蘿蔔根的韌皮部中分離細胞，然後培養在液體培養基中,這些細胞開始伸長和分裂,產生出不規則的細胞團，其中一部分獲得極性，並發育成類似胚的胚狀體。再將它們由液體培養基轉移到固體培養基上，即發育成幼小的植物體。經移栽到花盆內生長和發育一段時間後，還能開花結實。

施用植物激素或生長調節物質會加速插枝的生根或離體培養組織的分化。激素的種類、相對和絕對濃度能影響根和芽再生的先後，提示體內激素平衡與再生過程關係密切。

孢子植物中，從單細胞的藻類到多細胞的苔蘚植物和蕨類植物，都有再生能力。如傘藻，為一種分化過程相當高的單細胞綠藻，每個藻體的基部具假根，頂端為一圓形的帽狀體，中間由柄相連，細胞核通常位於假根中。當切除帽狀體及一部分藻柄後，又再生出一個新的帽狀體。如果將一部分具核的假根切除，帽狀體仍然可以再生（見細胞分化）。

各種真菌也有廣泛的再生能力，如香菇等，當子實體的某些部分被破壞或分離後，一般仍能重建成正常的子實體。

苔蘚植物中，苔綱的再生能力最為明顯。它們的離體假根、葉片、蒴柄和孢蒴等均能再生出新的原絲體或芽胞，最後發育成完整植株。

人體細胞

許多因素會造成細胞和組織的損傷，存活的健康細胞不斷進行分裂和增殖，以取代死亡細胞和修復受損組織，人體的這種生理機能稱為再生和修復。再生和修復是生物界在長期進化過程中獲得的自我防禦機制之一。

平時容易受損傷的、生理過程中經常更新的組織再生能力強。否則由反之。

1、再生力強的細胞 表皮細胞（如呼吸道、消化管和泌尿生殖器的黏膜被覆上皮）、淋巴細胞、造血細胞等，這些種類的細胞每時每刻都在進行衰老與新生，具有應對損傷的強大再生修復能力。

2、有較強再生力的細胞 各種腺體器官的細胞，如肝、胰、內分泌腺、汗腺、皮脂腺及腎小管上皮細胞等，，當受到損傷時，表現出較強的再生能力。腺體上皮細胞破壞後，由殘留的上皮細胞分裂、補充。如果一個腺體小區完全被破壞，小區內的細胞全部壞死，該小區就不能被修復。屬於此類的細胞還有血管內皮細胞、骨膜細胞等。

3、再生力微弱或無再生力的細胞 中樞神經細胞和神經節細胞再生很弱，遭損壞後極難恢復原有功能。心肌細胞再生能力極弱，損毀後均由纖維結締組織代替,很難恢復原有的結構和功能。

影響人體細胞再生的主要因素有：

1、取決於該細胞的再生能力，再生修復能力越強的細胞越容易修復，胃壁細胞十天左右更新一遍，皮膚細胞一個月更新一遍。

2、取決於損傷的程度和範圍 大範圍細胞壞死後，難以有相當數量的同類細胞代替，需要健康的細胞產生新細胞，新生細胞再生成新細胞，需要的時間就要漫長一些。

3、年齡因素：兒童和青少年組織再生能力強，創傷癒合快；老年人組織再生能力弱，癒合慢。

4、營養狀況：蛋白質、維生素和礦物質是構建細胞的原材料。這些原材料供應不足，會影響細胞的再生修復能力。充足的蛋白質、維生素C、E和礦物質鈣、鋅供應能夠促進損傷的修復，反之則會延緩各種損傷的修復。

5、藥物影響：腎上腺皮質激素和垂體促腎上腺皮質激素能抑制炎症，但不利於機體消除傷口感染；還能抑制肉芽組織生長和膠原合成，加速膠原分解。抗癌藥中的細胞毒藥物也可延緩癒合。

6、血液供應：血管硬化等因素，會導致血液供應不足，可導致組織營養不良，妨礙癒合。

7、神經支配：失去神經支配的組織會再生能力喪失。

植物器官

植物的再生過程大致分為傷口組織修復，離體組織的器官再生和體細胞胚的發生。一個特定物種的再生能力往往決定了它的營養生殖能力，就是在不需要種子的情況下產生下一代。

從柳樹上取下一段枝條，將其下端插入潮濕的沙土或水中，經過一段時間，就會從上下切割表面長出芽和不定根。

將秋海棠屬或景天科某些種類的葉子從母體分離下來，放在潮濕環境下，容易產生不定根與不定芽。在落地生根葉子邊緣的凹陷處，常殘存有分生組織團，隨著葉片的增大，分生組織繼續分裂和分化，每個分生組織均可發育成一個小植株，有人把這過程稱為生殖性再生；各種植物離體葉子的再生能力差別較大。哈格曼對1204種植物所做試驗表明，501種植物離體葉只長根,不長芽；25種僅長枝條不生根；289種既能生根又可長枝條;其餘389種兩者都不長。有人把插葉時只生根,不長枝條的現象，稱為“不完全再生”。

扦插帶有葉柄的香葉天竺葵葉子，其不定根與不定芽均由葉柄切口處的愈傷組織產生。不定芽的產生通常有內生的（即在愈傷組織內部發生），和外生的（在愈傷組織近表面處發生）兩種方式。

許多草本植物的根很少或沒有再生能力，但某些多年生田間雜草，如田旋花和刺兒菜等的根被機械切割成碎段後，每個碎段就是一個繁殖體，可產生不定根與不定芽。因此這些雜草極難根除。

動物再生

自然界的某些動物天生具有奇特的再生本領，這種天賦吸引著許多科學家去探索奧秘，並從中受到啟迪。再生現象存在於許多動物，不同的動物再生能力不同，一般無脊椎動物的再生能力比脊椎動物強。

很多低等動物都具有超強的再生能力。渦蟲被切成兩半或是蚯蚓被切成許多段，每一部分都會再長成一個完整的個體。遇險時，壁虎會斷尾求生，螃蟹則斷肢棄螯，這些失去的部分經過一段時間後，都會再度生長出來，而且和原來的肢體有一樣的功能。

蚯蚓就是一種特殊的再生動物。蚯蚓斷成兩段包含有“生殖環帶”的那一段會再生成一隻完整的個體，含有“生殖環”的那段是頭是尾並不重要。一般蚯蚓的體段在10 天左右開始再生，且從頭至尾都有再生能力。但不同體段的蚯蚓再生能力不同，有頭無尾、無頭無尾的體段再生速度比無頭有尾體段的要快。其中，無頭無尾蚯蚓體段的頭部、尾部都可以再生，但尾部再生的速度顯著高於頭部。剪下後所剩蚯蚓體段的多少對蚯蚓存活率有很大影響，所剩的體節數越多，蚯蚓體段的死亡率越低。

壁虎也是再生動物，它逃生的絕技就是扔掉尾巴，在它遇到強敵或被敵害咬住時，掙扎一番後就自動將尾巴脫落，離開身體的尾巴還不停地抖動，以達到迷惑敵人、趁機它自己卻逃之夭夭，而過些時候，壁虎的尾巴又能完好如初。這在生物學上叫“殘體自衛”或“自截”，不少動物都具有這種本領 “自截”可在尾巴的任何部位發生。但斷尾的地方並不是在兩個尾椎骨之間的關節處，而發生於同一椎體中部的特殊軟骨橫隔處。這種特殊橫隔構造在尾椎骨骨化過程中形成，因尾部肌肉強烈收縮而斷開。軟骨橫隔的細胞終生保持胚胎組織的特性，可以不斷分化。所以尾斷開後又可自該處再生出一新的尾巴。再生尾中沒有分節的尾椎骨，而只是一根連續的骨棱，鱗片的排列及構造也與原尾巴不同。有時候，尾巴並未完全斷掉，於是，軟骨橫隔自傷處不斷分化再生，產生另一隻甚至兩隻尾巴，形成分叉尾的現象。我國壁虎科、蛇蜥科、蜥蜴科及石龍子科的蜥蜴，都有自截與再生能力。最後要強調的是壁虎不是無緣無辜的“弄斷”自己的尾巴的，往往是在遇到敵害時，受到一定刺激時尾部肌肉強力收縮加上它的尾椎骨特殊的構造而自動脫落。

很多低等動物都具有超強的再生能力。渦蟲被切成兩半或是蚯蚓被切成許多段，每一部分都會再長成一個完整的個體； 蠑螈的四肢缺損了也可以失而復生。至於海綿，它更是技高一籌，即使把它切成許多小塊，每塊都能獨立生活，而且能越生越大。更為奇妙的是，即使把幾種海綿搗碎過篩，再混在一起，同種海綿仍能依計畫程度而生長，保留著對整體的記憶，重新組成小海綿個體。

兩棲動物若是肢體或是身體其它部分受損，它們可以再生出新的肢體或是在不留下任何傷疤的情況下使傷口痊癒，但哺乳動物尚不具備這種再生能力。美國杜蘭大學細胞生物學家肯·穆尼奧卡(Ken Muneoka)說：“這顯然是一個很大的難題。”根據美國國防部高級研究規劃局(Darpa)一項投入760萬美元的研究項目，兩個科研小組將嘗試改變人類這一進化缺陷，賦予我們再生能力。

再生醫學

利用幹細胞產生,修復破損的組織、器官,被稱為再生醫學。再生醫學的發展已經可以通過幹細胞再生血管、汗腺、神經,以及組織工程皮膚和軟骨,甚至組織工程耳朵和膀胱等。但是,幹細胞用於治病卻有隱患:控制不好,治病所用的幹細胞,尤其是全能分化的胚胎幹細胞就有可能演變無限增值的腫瘤。再生醫學的概念起源於蠑螈和壁虎等動物,它們體內不僅有功能強大的再生幹細胞,還有能啟動其迅速生長的機制。不過,人類也應慶幸自身沒有這樣的再生能力,癌症就是因為機體內一些器官和組織的細胞不能受到控制而瘋長產生的。美國史丹福大學和加利福尼亞大學的研究人員,發現了哺乳動物不能像壁虎一樣再生的原因。他們的研究再次證明了過去的假說,哺乳動物放棄再生能力,是因為這可能導致癌症。在這個過程中,一種稱為腫瘤抑制的基因(Rb)和另一種稱為A R F的基因起到了重要作用,它們具有阻止組織再生的功能。研究人員把三種基因轉入老鼠體內,同時抑制Rb和ARF基因的作用,結果老鼠體內原本只具有結構功能的普通成纖維細胞轉變為搏動的心臟細胞。如果這一實驗能在人體套用,那么,利用幹細胞修復組織的再生醫學將會進入一個新的境界。

能力套用

1902年，德國植物學家G.哈貝蘭特最早提出了分離的植物細胞，如培養在合適的營養條件下，就會像合子（受精卵）一樣發育成完整的植株，植物細胞的這種能力稱為全能性。斯提瓦將單細胞培養成整株植物的實驗給予這種看法以有力的支持。植物在遭受凍害、火災、病蟲侵害、草食性動物取食等情況下失去或死去一部分後，能再生失掉的部分，這對植物的生存和繁衍具有重要意義。

再生不僅賦予植物修復受損組織的能力,更能使植物產生新器官,實現營養繁殖.再生能力是植物在嚴酷環境下能夠生存的重要手段,也被廣泛套用於生產實踐中。

組織培養技術、扦插技術、嫁接技術等廣泛套用於快速繁育瀕危植物，保存優良性狀等。因此，再生的研究在農業、林業和植物保護產業中具有重大意義。

自古以來，人們就在農業、林業、果樹和花卉園藝上，利用植物的再生能力，用插條、插葉、插根和單芽扦插等方法，擴大和加速植物繁殖，同時保持繁殖體原有的優良品質。人們套用手術方法，將分離的植物組織或器官，在無菌的培養基上培養，以獲得完整植株，例如莖尖的離體培養，在獲得無病毒植株（如馬鈴薯），以及擴大繁殖體（如蘭花）等方面，都取到了顯著成效。