学姐有救了—科学家调控真涡虫头部再生

别在意，这真的是一篇完完全全传统意义上很正常的科普文！转自《中国科学报》，编辑：张冬冬。不过虽说是科普文，槽点也还是存在的，至于是哪里，看了题图，想必大家都懂。本篇文章的主角是“真涡虫”，一种蠕虫，抱歉我实在找不到蠕虫play的图了……

对于大多数扁形虫来说，将它切成两半，就会得到两条扁形虫。前面的一半将会长出一条新尾巴，后面的一半将会长出一个新头——并且有着功能齐全的大脑。不过，一些种类的蠕虫却缺乏这种能力，至少在其需要重新长头的时候是这样。现在，三个团队的研究人员不仅着重研究了这一局限性背后的生物学原因，还成功地通过操纵一个单独的基因通路，恢复了这种蠕虫的全部重生能力。

这种蠕虫被称为真涡虫，通常约1厘米长，生活在像溪流和池塘等淡水生态系统中的岩石下面。为何一些真涡虫可以很容易地再生出头部而另一些却不能，是一个长期使科学家感到疑惑的问题。“这真的是该领域中的一个经典难题。”美国伊利诺伊州立大学的生物学家Phillip Newmark如是说。他希望可以研究出这一差异背后可能存在的分子机制，他将博士后James Sikes分派到该研究领域，以寻找Procotyla fluviatilis的标本，这是北美真涡虫中唯一不能再生头部的种类。

第一步是确定Procotyla fluviatilis头部再生过程的哪一步出现了问题。Sikes和Newmark证实，这种蠕虫在被切成两半后，伤口能正常愈合，而且其尾部的细胞仍旧可以分裂。“看起来出问题的是决定‘长出一颗头’或‘长出一条尾巴’的机制。”Newmark说。而这种选择由Wnt信号通路所控制。如果一只被切断的蠕虫开启了Wnt信号通路，并产生大量β-连环蛋白，就会重新长出一条尾巴。但在实验中，这种真涡虫的断裂尾部无论用哪种方式似乎都不能激活该基因开关。

Newmark称，该发现“促成了一个很简单的实验”。如果他和Sikes可以破坏Procotyla fluviatilis断裂尾部的β-连环蛋白的数量，那他们也许可以误导它重新长出头部。让他们惊讶的是，这确实发生了。通过扰乱负责产生β-连环蛋白的基因，他们可以恢复该真涡虫重生出头部的能力。“当我看到时，我简直不敢相信。”Sikes承认，“基本上这逆转了100年的进化。”

当他们在伊利诺伊进行真涡虫实验的同时，欧洲的一个研究团队正在对一种完全不同的真涡虫种类——Dendrocoelum lacteum，进行操纵Wnt信号通路和恢复头部再生能力的实验。在地球的另一端，日本科学家也得出了相似的结论，β-连环蛋白能阻止Phagocata kawakatsui——欧洲和北美真涡虫的远亲——头部再生。

“欧洲、美国和日本真涡虫，这是人们可能找到的广泛的地理样本，而且3个实验室都独立地得到了相同的结论。”堪萨斯城斯托瓦斯医学研究所真涡虫生物学家Alejandro Sánchez Alvarado如是说，他并没有参与任何一项研究。

所有研究团队的科学家都认同，研究的下一步是指出为何这种蠕虫失去了头部再生的能力。“由于‘适者生存’，人们可能会认为，所有生物的再生能力都应得到保留。”德国马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所生物学家Jochen Rink说，他领导了欧洲的研究团队。

Sikes表示，头部能再生和不能再生的真涡虫之间的生殖差异也许可以提供一些线索。当头部可再生的真涡虫被切成两半时，其生殖器官融化并被吸收至自己身体里。它也没有了继续产生卵子和精子的压力，很可能有更多的能量来指导再生。另外，一旦其各部分重新成长完整，它们将会有很多机会来繁殖。

然而，不能再生头部的真涡虫一般一生只能繁殖一次。Sikes称，即使它被切成两半，“它也不想失去那一次的繁殖机会。”他推测，指导Procotyla fluviatilis等真涡虫在被切断后保留生殖器官的分子信号可能会干扰再生。

无论这些差异如何进化，发表在《自然》杂志上的论文都支持这样的观点：再生并不是几个物种独自进化而来的，有可能是其他物种在进化过程中所遗失的功能。地球上所有生命类群的共同祖先可能有再生能力。Sikes称，即使人类在特定情况下也会完成再生，例如2岁以下的儿童可以再生出手指。因此，现在科学家可以恢复扁形虫失去的再生能力，他们是否可能使人类等其他动物也“恢复”再生功能呢？“这是奇特的想法，但是3篇论文中的证据都有些支持这个想法。”Sánchez表示。

Sikes则更加谨慎：“人类会不会像真涡虫一样再生呢？永远不会。”不过他还是表示，新研究显示“即使一种动物不能够再生，但其隐藏的能力是潜在的。现在最重要的是如何释放出这种能力”。