「物種」壯士斷腕?死而復生?-擁有再生能力的水下生物(上)

2021-01-16 Panda船宿潛水

自從新冠肺炎病毒闖入人們的生活，Panda每一天都在為小夥伴們擔憂，更為辛苦戰鬥在疫情前線的醫務工作者們捏一把汗。在這期間，Panda正在海上休整著自己，潘大妞兒偶爾也發發呆，非常想念海裡那些優秀的海洋生物朋友們，同時也奇思妙想著，如果人類也可以像那些擁有再生能力的生物一樣，還怕啥疾病，哪裡壞了，切掉重新長一個新的就好了麼！

下面就讓潘大妞兒來為大家介紹幾個擁有特異功能--再生能力的水下生物吧！真是不看不知道，一看嚇一跳啊！見過長胳膊長腿長尾巴的，可是見過長心臟長眼睛長整套內臟的麼…還有死而復生的…潘大妞兒也是驚掉了下巴！這…真的…太刺激了!

章魚

△圖片來源於Morten Brekkevold

章魚仔遭遇險情時可以自行斷腕求生，我們都聽說過蜥蜴可以再生斷尾，但再次長出來的尾巴在形態和功能上都不如原始的尾巴，章魚的再生更高級一些，它們新長出來的腕足可以跟原先的一樣完美。

在斷腕的那一刻，再生的過程就開始了。首先是自行收縮閉合受傷處的血管，避免流血，6個小時後，血管開始流通，血液逐漸地流過受傷的組織，結實的凝血塊將尚未癒合的腕足傷口處蓋好。這個過程中乙醯膽鹼酯酶(AChE)起了最主要的激活修復的作用，人類的腦神經元中也有這種酶，它在修復中的章魚體內尤其活躍，第二天傷口就可以全部癒合，開始長出新的腕足，一個半月後即可長到原長的三分之一。

海參

海參是一種生存了超過6億年的棘皮動物，雖然是幾乎毫無攻擊能力的低等動物，卻可以在經歷了幾次物種大滅絕後依然生生不息。海參可以這麼家族繁榮，第一離不開自己超強的繁殖能力，一隻成年海參一次可以產500萬枚卵，只要有萬分之一的成活率也能保證後代興旺。再來海參這樣的低等動物再生能力反而更強，不像高等生物只能癒合傷口，海參有一個令人驚嘆的本領，當它們受到外來攻擊或海洋環境變得糟糕時，不得已從菊花排出自己的內臟（失去內臟的海參並不會死掉），先供敵人飽餐一頓，保下小命，30-50天左右可以重新長出一整套內臟。

海參也可以修復其他受傷的部位，包括神經系統。表面的小凸起若被切斷，一周內就會長出新的凸起。管足被切斷，一月左右便會長出新的管足。即使身體被切斷成幾個部分，帶有洩殖腔的部分可以再生為一新的整體。

海星

海星的再生修復能力應該是我們比較熟知的了，斷掉一隻腕，能長出新的一隻，有的海星必須要有中心盤（身體中心那部分）才能再生出其他腕，而有的海星則能利用僅有的一隻腕而生出整個海星。

這強大的再生能力來自於海星分散的神經系統與幹細胞。海星身體呈輻射狀對稱，大部分重要器官都在腕中，神經系統也分布於身體各處，當部分肢體受到損傷，它們不會立刻死掉，體內的幹細胞被激活，可以分化成任何再生需要的細胞，幫助重生受損的部分。

海螺

△圖片來源於Sharon Channel
△圖片來源於reefguide.org

海螺擁有超過其他腹足綱生物的視覺能力，上圖女王螺（Queenconch）有一對帶柄的眼睛，與其他腹足綱生物相比它們的眼睛算非常大了，直徑足有1.5mm，複雜的光學成像原理。

不像前面介紹的斷手斷腳再生，這種海螺竟然可以在幾周內長出新的長長的眼柄，要知道眼睛的構造和精細程度可比手腳要複雜得多，需要由組成視覺器官的高度專業化的細胞以及複雜的神經網絡共同協作完成。

水母

水母不僅像前面提到的幾種海洋生物一樣可以癒合再生受損的身體，但當觸手被切下時，不僅僅是重新長出觸手這麼簡單，它們有一個完全不同的修復策略：海月水母（Aurelia aurita）的兩條觸手被切下，它並沒有直接長出新的觸手，而是重新排布了剩下的六條觸手，調節肌肉，來維持自身的平衡，這個過程也被稱為「對稱化」。

△圖片來源於Abrams et al.

水母的一生是從水母幼蟲開始，在海洋中不斷漂流，尋找一個適合附著的表面停下來，發育成水螅體，進而發展成水母生命的第二階段：水母體。

水母還可以「死而復生」，燈塔水母（Turritopsis nutricula）的水母體死亡後，它的細胞又會重新聚集，重新開始水母的生命循環，先形成第一階段水螅體，再發育成新的水母。

△圖片來源於William Susanto

龍蝦

這裡說的龍蝦是指海鰲蝦科（Lobster），例如波士頓龍蝦，有兩隻大鰲，它們可以活到100多歲。而非龍蝦科（Spiny lobster），例如澳龍，有粗壯的觸角和滿身的刺，壽命僅在20年左右。

龍蝦的長壽秘訣藏在它們的基因裡。正常情況下人類的一生中細胞不斷分裂複製，而大部分細胞只能複製50次左右就達到極限，開始老化死去。這個極限是由細胞中染色體末端的端粒(Telomeres)決定的，每一次細胞分裂這個端粒都會縮短，直到不能保護染色體，於是細胞死亡，幾乎所有動物都符合這個規則。

但在龍蝦身上情況就完全不同，它們可以生成足夠的端粒酶，端粒酶可以恢復端粒的長度，維持細胞的增殖能力。理論上龍蝦似乎是可以無限生長，長生不老的。但實際生存環境的影響，病毒及細菌的侵襲，和人類的捕撈都讓它們無法實現永生。

除此之外它們無法無限生長的最大的原因也是體型過大造成的死亡，龍蝦有外骨骼，每一次生長都需要經過脫殼的過程，它們長得越大，就要消耗更多能量來更換外殼，很多龍蝦最終死於能量耗盡，換殼不全，換殼過程中無法抵禦捕食者等等原因。

海洋裡擁有再生能力的生物

可不僅僅只有以上這幾種哦

下期文章

我們將繼續介紹

這些神奇的動物們！

特別鳴謝▽

海洋生物學者Vivi

參考資料▽

- https://blogs.scientificamerican.com/octopus-chronicles/how-octopus-arms-regenerate-with-ease/

- Okada, A., Kondo, M. Regeneration of the digestive tract of an anterior-eviscerating sea cucumber,Eupentacta quinquesemita, and the involvement of mesenchymal–epithelial transition in digestive tube formation.Zoological Lett5,21 (2019). https://doi.org/10.1186/s40851-019-0133-3

- https://www.pnas.org/content/112/26/E3365.short

Clark, J. M. (2018). Restoration of visual performance and opsin expression within the retina during eye regeneration in the Florida fighting conch (Strombus alatus).

- https://www.bbc.com/ukchina/trad/vert-earth-48001654

- https://en.wikipedia.org/wiki/Lobster

- http://www.todayifoundout.com/index.php/2016/02/can-lobsters-really-not-die-old-age/

- https://www.livescience.com/15150-dolphin-recovery-human-healing.html

- https://abcnews.go.com/Technology/dolphins-shark-attacks-dolphins-heal-regenerate-wounded-fins/story?id=14165362

Moore KS, Wehrli S, Roder H, et al. Squalamine: an aminosterol antibiotic from the shark.Proc Natl Acad Sci U S A. 1993;90(4):1354–1358. doi:10.1073/pnas.90.4.1354

- https://www.wired.com/story/dun-dun-duun-duuun-the-great-white-shark-genome-is-here/

- Mladenov, Philip Bisgrove, Brent Asotra, Satish Burke, Robert. (1989). Mechanisms of arm-tip regeneration in the sea star, Leptasterias hexactis. Development Genes and Evolution. 198. 19-28. 10.1007/BF00376366.

- http://www.scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=681

Wang, S.-M Wang, Y.-F Li, Yong Liu, J. Li, Ligeng Zhang, M.-L Shi, Q.-W. (2016). Historical story on natural medicinal chemistry: Drugs from ocean. 47. 1629-1642. 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.10.001.

-Beffagna G. Zebrafish as a Smart Model to Understand Regeneration After Heart Injury: How Fish Could Help Humans.Front Cardiovasc Med. 2019;6:107. Published 2019 Aug 6. doi:10.3389/fcvm.2019.00107

- Li, Li Luo, Ling-Fei. (2013). Zebrafish as the model system to study organogenesis and regeneration. Yi chuan = Hereditas / Zhongguo yi chuan xue hui bian ji. 35. 421-32. 10.3724/SP.J.1005.2013.00421.

※聲明：文章部分照片和視頻來源於網絡，如有版權問題請聯繫我們。

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