@ 2013.07.25 , 13:22

生物学家玩出双头蜗虫

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真蜗虫其貌不扬,但天赋异禀:腰斩再生,一刀下去,尾巴那半长出一个新脑袋,脑袋那半长出一个新尾巴,(你也可以竖着切,一样镜像再生给你两条完整蜗虫)

然后它们就结婚了吗?

这是一种强大的进化优势——被吃掉一部分还能长回来,但不是所有类似物种都有像真蜗虫这样逆天的再生能力,有些蜗虫只有带着头部的那部分,才能长出尾巴,但是尾巴那部分,是长不出脑袋的,这叫「有限再生」。现在科学家就用这些物种,来研究组织是怎么再生失去的部分的。

一开始,再生的过程都有着差不多的步骤,不管是丢了条腿的两栖动物,或者脑袋不见了的蜗虫。当伤口愈合的时候,创伤表面有一种叫做「芽基」的细胞,这些芽基细胞是一种没有特定功能的干细胞,他们可以不断分裂再生,发展成为各种需要换掉再生的器官(肌肉,神经细胞)。当再生过程完成,芽基细胞逐渐撤退,留下新的组织。

在一组相关论文里,首先研究了一些蜗虫属物种的「有限再生」的过程,论文作者首先确认了所有的普通的伤口愈合过程是一样的,所以,对于脑部再生的神奇支出,一定发生在这个过程的后期。

研究人员在另外一份论文中,用了不同的研究方法(筛选大量 DNA 序列,提出理论),但都得到了同样的结论:如果再生过程没有发生,是因为芽基干细胞没有得到正确的信号,来告诉它们什么器官需要再造。比如,有一个信号(连接素 Wnt/?-catenin),告诉干细胞去再早一个新尾巴,另外一个信号(酪氨酸激酶信号tyrosine kinase signaling)告诉干细胞们,脑袋不见了速速再造。在一篇论文中提到,这个发现支持了一个世纪以前,基因学家和诺贝尔奖获得者,托马斯·亨特·摩根的假说,他认为蜗虫属依靠「脑袋没了造脑袋」和「屁股没了造屁股」的不同组合(combination),来重新再造出正确的组织。

缺少再生能力,可能是因为一些信号没有正确的传达,或者信号错误造成的。在一些案例中,研究人员可以控制信号,以操控再生的过程。比如,如果施加的分子信号正确,就能让一种不可能再生出头部的蜗虫,朝着不同的方向,长出两个脑袋,两个尾巴也可以做到。

虽然这还不足以解答为什么器官组织不会自己再生出一个脑袋,但这是一个找到答案的开始。这种信号网络是一系列复杂的生物过程,而激活它们,很容易引发不可预见的结果。现在我们可以开始观察这些可能的后果,并且了解蜗虫是如何避免不需要的再生结果。

本文译自 ars,由译者 Junius 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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