被砍頭或長出倆頭:真渦蟲"大卸八塊"為何也能重生
2020-11-27 網易科技如果你切斷微型真渦蟲(planarian flatworm)的頭，在幾天內它就會長出一個新的，有時還會長出兩個；如果你把一條微型真渦蟲截成兩段，其就會長成兩條新的成體；如果你從微型真渦蟲身上切下一塊組織，那麼它也能發育成一條成蟲；如果你將一個健康的成體細胞移植到垂死的成蟲身上，該細胞會逐步分裂出皮膚、神經以及肌肉，最終也會發育成整個成蟲。就像一名19世紀的自然學家指出的那樣，微型真渦蟲幾乎可以稱之為「不死之身」。
出品|網易科學人欄目組
譯者|晗冰
對於人類來說，如果被砍下腦袋，將是致命的。但對於微型真渦蟲(planarian flatworm)這種蠕蟲來說，卻是件稀鬆平常的小事。
這些小動物是再生界的專家。如果你切斷微型真渦蟲(planarian flatworm)的頭，在幾天內它就會長出一個新的，有時還會長出兩個；如果你把一條微型真渦蟲截成兩段，其就會長成兩條新的成體；如果你從微型真渦蟲身上切下一塊組織，那麼它也能發育成一條成蟲；如果你將一個健康的成體細胞移植到垂死的成蟲身上，該細胞會逐步分裂出皮膚、神經以及肌肉，最終也會發育成整個成蟲。就像一名19世紀的自然學家指出的那樣，微型真渦蟲幾乎可以稱之為「不死之身」。
班加羅爾國家生物科學中心研究學者Akash Gulyani表示，「你對微型真渦蟲的了解越多，喜愛就越多。」儘管很多研究人員在研究微型真渦蟲時往往關注的是這種生物是如何做到重生的，但Akash Gulyani研究的重點在於這些生物如何認識這個世界。由於在重生過程中微型真渦蟲的眼睛、頭以及大腦都會重新生長，因此Akash Gulyani想要弄清楚其感覺如何恢復。
如果你仔細觀察微型真渦蟲的頭部，就會看到兩個黑點，這是微型真渦蟲的眼睛，每一個眼睛中都有一個能夠檢測光線的杯狀體，能夠感知到的光的存在以及方向。但是微型真渦蟲的眼睛並不像人類的眼睛那樣有晶狀體，也就無法對物體進行聚焦，因此微型真渦蟲能夠看到的只是模糊、低解析度的物體。而眼睛接收到的光線主要由其頭部中的兩個神經元簇進行處理。從某種意義上說，這些神經元可以被稱之為大腦。在這種生理條件下，微型真渦蟲只具備最簡單的視覺行為，比如說避開強光。
但是，當Akash Gulyani真正著手開始深入進行研究時，他發現微型真渦蟲偏愛某些特定的顏色。如果同時出現藍色光源以及綠色光源，微型真渦蟲幾乎總是朝著綠色光源進行移動；當在綠色以及紅色光源之間進行選擇時，微型真渦蟲似乎更喜歡紅色。更令人驚訝的是，微型真渦蟲甚至可以分辨出藍色以及紅色的不同色調。這有些出乎Akash Gulyani的意料，因為Akash Gulyani這種低端生物本不該有色覺。
人類之所以能夠分辨不同的顏色，是因為我們的眼睛中含有三種稱之為視蛋白的光敏材料。，每一種視蛋白都可以對不同波長的紅、藍、綠光做出反應。通過反應的不同，我們的視神經可以分辨出眼睛所看到的顏色。但對於微型真渦蟲來說，其只有一種視蛋白，因此從理論上講起無法區分藍色和綠色。但是，正如Akash Gulyani所說，「這些小傢伙總是能做出明確的選擇。它們就像是小型的機器。」
Akash Gulyani認為，微型真渦蟲分辨顏色的方式與人類並不相同。微型真渦蟲的單一視蛋白對藍光反應最強烈，但對於其他顏色的反應較弱。從本質上說，微型真渦蟲能夠感覺到不同光線亮度的差異，也就是說，在微型真渦蟲的眼中，藍色要比紅色和綠色更亮，因此其就會避開藍色，移動到相對黑暗一些的地方。Akash Gulyani的學生Nishan Shettigar通過實驗也證實了這一點。其在試驗中對不同顏色的燈光亮度進行了調節。當亮度達到平衡時，微型真渦蟲對顏色的偏好就消失了。
創造論者喜歡拿眼睛作為反對進化論的有力證據，其往往聲稱諸如眼睛這類器官是如此複雜，不可能通過進化來形成。但是現實告訴我們，人類、鷹以及章魚的眼睛都是由簡單結構進化而來——先是光敏細胞組成的平面結構逐步進化成杯狀體，最終演化為有聚焦能力的晶狀體。
而眼睛的每一次進化都為我們增添了新功能，比如提高對物體的辨識度或是能分辨出更多色彩。視覺專家丹尼爾·尼爾森（Dan-Eric Nilsson）曾經表示，「眼睛並不是從無到有。它們先是僅僅能夠完成簡單的功能，然後越來越複雜。」而理解眼睛進化的關鍵在於研究出眼睛的主人使用它們做什麼。
這就是為什麼說對真渦蟲的研究有如此重要的意義。Stowers醫學研究所研究員Alejandro Sánchez Alvarado表示，真渦蟲的眼睛「僅僅能夠檢測到光線」，「但我們觀察到很多陸生真渦蟲能夠準確捕獵白蟻，還能夠完成各種複雜的事情。」顯然，Akash Gulyani的研究有助於解釋其原因，可以說，這些生物的眼睛比人們認為的要更為複雜。
實際上，真渦蟲甚至不需要眼睛。當研究團隊切下真渦蟲的頭部，其不再對可見光產生反應。但當研究團隊用紫外線照射真渦蟲時，這些無頭生物就悄無聲息地遊開了。Akash Gulyani稱，「學生們感到非常吃驚」。
包括蒼蠅、線蟲、以及墨魚在內的很多生物，在皮膚上都分布著光敏組織。通過光敏細胞，它們可以感知到周圍環境光線變化。這種感知能力對於真渦蟲來說非常有用，因為當真渦蟲被切成兩半時就失去了眼睛，如果感知不到周圍光亮的變化，其在陽光下就非常脆弱。但因為有了皮膚表面的感光細胞，其就能夠遠離明亮的陽光。
而當真渦蟲的眼睛和大腦完全再生後，其就會取代皮膚感光組織的作用。Akash Gulyani表示，「往往在第五到六天，真渦蟲的再生大腦就會接管軀體活動。」
微型真渦蟲往往需要四天時間才能夠長出新的眼睛。而在第五天之後，眼睛能夠和大腦重新建立連結。在這個臨界點上，真渦蟲能夠避開強光，但卻無法區分顏色和亮度的微弱差異。想要做到這一點，微型真渦蟲需要一個星期左右的發育時間。
當這些動物再生時，是否會激發身體的進化呢？這一點相當吸引研究人員，也是Akash Gulyani現在主要測試的一個想法。真渦蟲的眼睛功能是否會隨著每一次再生而不斷增強？是否會感知到更多的色彩？Akash Gulyani指出，「我們認為會解開更多的生物學秘密。」
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