科学家寻找治愈骨折新方法，珊瑚或许是完美的答案

人体骨移植可能很复杂。在早期，这通常涉及两次手术，第一次是从身体的一部分去除骨头，第二次是将骨头移植到身体的另一部分。几十年来，科学家一直在努力通过使用人造骨代替真骨来简化这一过程。珊瑚与人体骨骼结构非常相似，是最有前途的替代品。

不幸的是，珊瑚骨骼是由碳酸钙制成的，碳酸钙会在新骨骼生长之前在人体内分解，所以它不能按原样使用。虽然研究人员已开发出一种珊瑚变异体，一旦嫁接后不会迅速降解，但挑战仍然存在。

科学家们希望更多地了解珊瑚骨骼是如何形成的，这样他们可能会改善在人类骨移植中使用珊瑚的过程，因为人类骨骼和珊瑚骨骼在结构上是相似的。它们的研究结果也可以使科学家更接近寻找治愈人类骨折的新方法，以及治疗更深层次的骨骼和脊椎问题。此外，这些见解还有助于保护珊瑚礁，珊瑚礁受到海洋温度上升、污染物、海洋酸化和海平面上升的威胁。

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“像构建骨架一样复杂的过程必须在生命的最初阶段进行构思和启动。”巴伊兰大学化学教授Gil Goobes说，他是以色列科学家团队之一，认为当一个年轻的珊瑚从游泳阶段转移到稳定阶段时，形成一个骨架，就处于第一个确定阶段。

此外，他们能够识别在该过程的每个阶段产生的特定蛋白质，提供对珊瑚骨骼成熟的洞察，这一过程称为矿化。 “这就像建造一座成功的摩天大楼。如果你想建立一个，你需要了解很多东西，并且在不同的层面。”Goobes说。

理解这一过程可以提高“我们预测气候变化对珊瑚种群统计和社区结构影响的能力”，海法大学Leon H. Charney海洋科学学院的科学家及研究成员Tali Mass说， “珊瑚礁正在全球范围内退化。与其他无脊椎动物物种一样，与成年人相比，珊瑚幼虫的发育对环境变化更为敏感。”她补充说，“我们的研究可能有助于满足珊瑚在幼年时期的需求，因此在不断变化的海洋条件下，可以增加它们生存和长寿的机会。”

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Goobes对此表示认同。他说，“就像我们培养新生儿成长所需的能力一样，了解矿化过程以及它们如何受到温度变化或海洋酸化的伤害，可以让我们用它们需要的分子来补充珊瑚，以克服这些变化。”除了Goobes和Mass之外，该团队还包括以色列Weizmann科学研究所的Anat Akiva和Iddo Pinkas博士。他们的研究发表在Nature Communications杂志上。

Goobes说，他们的发现也可以改善珊瑚骨移植。他把嫁接比作修汽车。 “我们可以将一辆汽车的发动机(比如一些赛车)植入另一辆汽车的车身，比如一辆大众甲壳虫，我们将会取得很大的成功。” 他说， “但是，了解每个引擎如何工作的细节......将使我们能够避免不兼容的问题。在短期内，是的，汽车将运行并可能完成其任务，但长期下来会有问题，这将缩短其寿命。”

“同样的情况也适用于骨替代物，也可能出现不良副作用。”Goobes补充说，“从根本上理解矿化过程的细节就像准确了解发动机中每个部件的作用，以及需要投入哪些才能使工作完全正确。”

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珊瑚的生命以浮游生物在海洋中自由游动而开始。最终，珊瑚虫沉降和开始形成骨架。在此期间，珊瑚虫迅速地分泌碳酸钙，以形成和保护珊瑚礁群落;研究人员称，珊瑚虫的正常发育对于珊瑚礁的正常发育至关重要。

“在红海珊瑚产卵季节，我们收集了新生的游泳个体 ——浮浪幼体—— 使用特殊的网，将它们带到实验室检查，并继续生长和发育。”Goobes解释说。科学家们将这些珊瑚放入装有海水的培养皿中，重现他们在海中发现的相同条件。然后他们在不同的发展阶段研究它们，分析骨架生产的过程。

科学家们还研究了游泳和定居阶段的基因表达。“这些研究结果的直接意义在于了解珊瑚礁形成的过程。”Goobes说，并指出这些信息可以证明在保护海洋生物免受与气候变化相关的生态破坏方面的价值。

Goobe补充说，“在这项研究中，我们已经发现了如何调节骨骼生长，”在珊瑚中，一项发现“将促进人体骨移植新的生物技术的发展。虽然我们距离了解人类形成骨骼的机制还有很长的路要走，但本研究是确定负责这一过程的基因和蛋白质的重要​​一步。”