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研究揭示水螅斷頭碎身還能再生的奧秘

水螅具有超強再生功能。

科學家通過分析具有超強再生功能的生物——水螅(hydra),從基因層面對生物的再生功能有了新的了解。更重要的是,這些信息對研究人類的再生功能提供了新的見解。

水螅是一種類似水母的微小生物。它們身體就像一根管子,一端長著口器和一些觸鬚,就是它們的頭;另一端長著有吸附功能的器官,就是它們的腳。它們靠腳的吸附能力把自己固定在生活環境裡面的某個地方,比如岩石或其它固體表面。

這種生物神奇的地方在於它們看起來不會衰老,而且有著超強的再生功能。其它生物也有再生功能,像蜥蜴和蠑螈(salamanders)等,但是水螅的再生功能恐怕是最強的:哪怕是斷了頭,都能再生出一個新的來;而斷下來的頭部,也可能會長出一個新的身體。

科學家發現,在水螅口器的附近,有一組名為「頭部組織者」的細胞群,大約由50~300個細胞組成。這組細胞控制著頭部的生長,所以被叫做這個名字。當一條水螅掉了頭之後,它會先長出新的一組「頭部組織者」(head organizer)細胞群,促進水螅長出一個新的頭部。

研究人員做了很多實驗。這份新研究的主要作者之一前加州大學爾灣分校(University of California, Irvine)的生物學家艾德・馬西亞斯-穆尼奧斯(Aide Macias-Muñoz)說,他們把一條水螅的頭嫁接到另一條水螅的身上,結果成功地長成一條新的水螅;他們還把一條水螅切成好幾段,發現其中含有「頭部組織者」細胞群的那一段,還能自己長出一個新的身體。馬西亞斯-穆尼奧斯目前就職於加州大學聖塔芭芭拉分校(University of California, Santa Barbara)。

馬西亞斯-穆尼奧斯說,他們這項研究最重要的成果是發現了水螅再生頭部和出芽生殖(budding)兩個過程中,基因表徵的差異。出芽生殖是生物的一種無性繁殖方式。正常情況下,水螅就是通過出芽生殖不斷繁殖出新的個體:管狀身體上長出的芽體不斷生長,最後長成一個全新的、完全獨立的、擁有自己的頭部的個體。

研究人員找到了同時在經歷這兩個生長過程的水螅身體的組織樣品,發現其中298個基因在這兩個過程中表徵都不一樣。馬西亞斯-穆尼奧斯說:「雖然結果是一樣的(都會長出一個新的頭部),但是兩個過程的基因表徵差異很大、經歷的是不同的發展軌跡。」

這份研究還發現,水螅使用DNA序列中的「強化子」(enhancer)控制再生過程。馬西亞斯-穆尼奧斯認為,這意味著水螅用於再生的機制,可能在人體中也存在。

這就引申出科學家都想探索的問題:既然水螅擁有再生功能的基因程序在人體中也存在,那麼激活這個機制的關鍵因素是什麼?

馬西亞斯-穆尼奧斯坦承,現在所知道的信息距離回答這個問題還差得很遠,但是他們相信分析水螅和其它具有再生功能生物的基因,是探索這個問題的正確方向,他們的研究在這條道路上邁出了重要的一步。

這份研究12月8日發表於《基因體生物學與進化》(Genome Biology and Evolution)期刊。◇#

責任編輯: 夏雨荷  來源:大紀元記者李少維編譯報導 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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