研究揭示水螅斷頭碎身還能再生的奧秘

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裏面的某個地方，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-Munoz）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甚麼？

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《基因組生物學與進化》（Genome Biology and Evolution）期刊。#

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