敲除一个基因可以开启蠕虫再生身体部分的能力，甚至能够使其长出一个新的头部。这样一个简单的操作能够恢复愈合能力的事实，为研究动物体内参与此过程的干细胞如何被调动提供了新的见解。
一些动物，例如蝾螈和 newts，可以再生整个身体部分，而小鼠如果留下足够的指甲，则可以再生脚趾（参见《指甲如何再生失去的指尖》）。然而，包括人类在内的其他物种，在截肢后只会产生疤痕组织。今天发表在《自然》网站上的三项研究为这些差异背后的原因提供了新的线索。
所有三项研究都着眼于 Wnt 基因，这些基因编码一系列酶，这些酶将信息从细胞外部传递到细胞核，最终产生称为 β-连环蛋白的蛋白质，从而调节基因表达。Wnt 基因存在于所有动物中，但这些研究着眼于它们在涡虫中的作用。一些涡虫可以从尾巴等小身体部分完全再生，而其他涡虫物种的再生能力则较为有限。
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涡虫，自我治愈
科学家们已经知道，Wnt 基因在蠕虫的身体中以梯度方式表达——从尾部的高表达量到头部低表达量——并且怀疑这些基因参与了在愈合过程中指导干细胞。在最新的研究中，研究人员想找出特定蠕虫物种再生能力较差是否是由于 Wnt 基因表达不足造成的。
当这些物种在距离尾端一半以上的位置被切开时，它们可以从头部再生出尾部，但尾部无法形成新的头部。然而，如果伤口更靠近头部——距离头部不超过大约三分之一的位置——那么两个部分都将完全再生。
为了解释这种差异，德国德累斯顿马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所的分子生物学家约亨·林克将一种名为Dendrocoelum lacteum的蠕虫沿着身体的不同位置切开。然后，他和他的团队对来自不同伤口的 RNA 进行了测序。研究人员发现，在确实再生出头部的伤口中，编码参与 Wnt 通路的一系列酶的基因表达有所增加。但林克说，在那些无法再生的部分中，Wnt 基因“甚至没有抽搐”。
在第二项研究中，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的发育生物学家菲利普·纽马克和詹姆斯·赛克斯（现任职于加利福尼亚州旧金山大学）在另一种名为Procotyla fluviatilis的蠕虫中发现了 Wnt 基因的类似作用。
但或许最令人惊讶的是，两个团队都发现，通过抑制其涡虫中调节 Wnt 功能的基因，他们可以让通常不具有再生能力的组织块长出功能齐全的头部。
“这对我们的领域来说是一个绝佳的广告，”英国牛津大学研究涡虫的生物学家阿齐兹·阿布巴克说，他没有参与任何一项研究。“这里的情况是，这些动物不会再生大脑，但通过敲除一个基因，就可以挽救这种情况。”
令人兴奋的事情
在第三项研究中，现任职于日本德岛大学的梅园义彦及其同事发现，在涡虫Phagocata kawakatsui中，另一个信号级联——细胞外信号调节激酶 (ERK) 通路——在再生中起着先前未曾预料到的作用。
在给《自然》杂志的电子邮件中，梅园认为 ERK 蛋白质和 Wnt 蛋白质的作用相互抵消。如果 Wnt 通路占主导地位，则会发出尾部生长的信号，但如果 ERK 抑制其影响，则可以形成头部。
由于 Wnt 和 ERK 蛋白质存在于所有动物中，林克认为再生能力可能存在于许多物种中，但可能处于休眠状态，因为它被沉默了。他认为，一旦消除这种沉默，再生就可能重新出现。
“当然，这是一种可能性，”阿布巴克说。但他认为，其影响不仅仅是蠕虫重新长出头部。
“这里发生的事情是，细胞正在读取它们在身体中的位置，然后重建所需的结构，”阿布巴克说。“当您肝脏或肾脏的细胞自我替换时也会发生这种情况——如果我们能够更好地理解这些过程，那将很有用。”