本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
人类沮丧地注意到我们明显缺乏再生器官、肢体和头部的能力。但是，有一种动物——我们的近亲——不仅可以做到这一点，而且可以在切成两半后再生身体的整个前半部分：头部、心脏、中枢神经系统和所有器官。这种动物就是沙虫（这已经是第三次我写关于这些卑微但显然被严重低估的动物的文章了，就在最近几个月内。显然，它们需要一个更好的公关团队）。
不相信我？这是一个延时视频，展示了其中一只在短短两周内完成这一惊人壮举。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续报道关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
再生的图像播放得有点快——尝试暂停并重新启动视频以减慢速度。
好吧，您可能会承认，这很酷的派对技巧。但我们为什么要关心呢？因为这些无脊椎动物几乎与脊索动物一样接近——一种像我们一样拥有背侧脊髓的动物——但又不是脊索动物。它们像我们一样，沿着背部生长出一根空心的神经管。因此，它们使用许多与我们用来发育大脑相同的发育基因来生长它们的头部、“大脑”和身体。
这些共同的基因意味着，了解它们如何在短短两周内从头开始再生整个上半身和中枢神经系统，可能有助于打开大门，从而为患有脑和脊髓损伤、痴呆症、瘫痪和截肢的人们带来彻底更好的治疗方法。 但是我应该强调，这些科学家并不是在暗示人类可以再生整个头部。他们是在暗示我们或许能够再生我们大脑、中枢神经系统，甚至可能是身体中已经受损或丢失的部分。如果能够实现，这显然可以帮助很多人。但这可能不会实现。
再生，也许令人惊讶的是，在动物中并不罕见。“在神话、科幻小说甚至恐怖电影中广为流传，缺失和受损组织的再生在动物王国中是一个普遍的现实，”作者写道。不幸的是，这种现实不包括我们。然而，几乎每个门的动物都包含至少一些能够再生的物种。海星和其他棘皮动物如果被切成碎片，可以著名地再生身体的大部分。即使在脊索动物和脊椎动物中，再生也很常见。文昌鱼、海鞘（海樽）、青蛙、鱼类和蝾螈都可以在不同程度上再生身体的各个部分。鱼类和两栖动物甚至可以再生其中枢神经系统的部分。
然而，对于科学家来说不幸的是，能够再生的脊椎动物也由于不相关的原因，使其基因组被复制了不止一次。这使得为了研究再生而对其基因进行改造变得更加困难。通常，科学家会增强产生、抑制或敲除一个基因——实际上是破坏它——来研究这种改造的效果告诉我们关于正常版本的作用。但是，由于脊椎动物中有如此多不同版本的相同基因需要处理，因此通常的策略是不切实际的。无脊椎动物的基因组，如沙虫的基因组，没有复制问题。
当然，这种看似神奇的能力存在于一群与我们自身如此密切相关的动物中，这引发了一个更基本的问题：再生能力何时进化出来的？它是最早的动物拥有的并传递给其后代的，还是在许多不同的动物群体中多次进化出来的能力？最早进化的活体动物，如海绵、水母、珊瑚和栉水母，都具有强大的再生能力，这表明前者是正确的。
这很重要，因为如果再生确实是第一批动物中存在的一种特征，并且在像我们这样的群体失去这种能力之前持续了很长时间，那么作者说，人类可能仍然保留着许多或全部控制它的基因开关，但它们不知何故被禁用了。我们或许可以利用从研究像沙虫这样的动物中获得的见解来重新激活我们体内的这些再生分子通路，而沙虫的基因网络仍然在运作。
为了这个目的，科学家们选择研究沙虫Ptychodera flava，您在上面见证了它的再生。然而，在科学家开始破坏蠕虫的基因以了解它们的作用之前，他们需要知道正常的蠕虫再生是什么样的。9月份发表在期刊《发育动力学》上的一项新研究阐述了沙虫再生的正常过程。
沙虫，正如我在十月份写道的那样，由一个吻突组成，吻突位于附着在尾部的领环中。嘴在领环内部，吻突被蠕虫用来在它觅食的泥土或沙子中蠕动。
该实验采用了一种简单但激烈的干预措施：将蠕虫切成两半。幸存的半截肢体以惊人的速度从这种严重的损伤中恢复过来——尤其是倒霉的后半部分。在后半部分，伤口在两天内封闭并愈合。一个称为再生胚基的小圆形结构体在切开后 3 天内形成。细胞在那里积聚和组装，在切开后 5 天形成一个基本的头部。四到五天后，嘴巴形成并张开。沙虫实际上可以在切成两半后仅五天就开始再次进食！血管也迅速再生。这是有道理的：获得燃料并将燃料与氧气一起分配到生长中的、能量需求高的组织对于再生至关重要。
然后，蠕虫再生了头部、领环、心脏、神经系统和上半躯干的所有结构，从前到后依次进行。仅仅两周后，您就拥有了一条闪亮的新沙虫，而之前那里只有一个非常不起眼的末端。
当科学家们仔细检查再生序列时，他们还做了一个有趣的发现：蠕虫作为胚胎和幼体发育的方式与它们在严重损伤后再生方式之间存在差异。细微的差异，但这些差异仍然表明可能存在一个单独的再生程序在运作。
一个尚未解决的难题仍然存在：迁移到再生胚基的细胞来自哪里？它们是始终存在于蠕虫体内的真正干细胞吗？干细胞是未分化的细胞，可以无限分裂或产生任何其他组织类型的细胞。在成年人中，它们存在于骨髓、脂肪和血液中。或者这些构建细胞是前体细胞，它们已被去程序化并恢复到干细胞样状态，以便它们可以在再生组织中被分配新的角色？
一个线索来自再生过程中形成的第一个鳃裂（所有原始鳃都通过将蠕虫切成两半而去除）。靠近吻突的部分是白色的，而靠近预制蠕虫的部分则像蠕虫原始身体的其余部分一样带有色素。这表明前端是由新细胞产生的，而后端是由从已溶解的旧组织中回收并重新分配细胞的细胞构建而成的。
人类细胞通常无法在被分配组织类型后脱落其身份。科学家们说，如果沙虫可以做到这一点，我们或许也能够类似地重塑我们自己的组织。这些确实是神奇的超能力。但值得记住的是，如果我们获得了我所描述的任何或所有能力，那将不是因为黄色的太阳或放射性蜘蛛咬伤，而是因为一条丑陋、卑微但迷人的小蠕虫，它默默地在海底泥中挖掘着。
参考文献