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海德拉如何再生头部

水螅再生和发育所涉及的基因可能为永生提供线索。

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图片来源:Lebendkulturen.de/Shutterstock

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(科学内幕)——几十年来,水螅——这种看起来像漂浮着手臂的管状的微小水生动物——一直是追求长寿的代名词。现在,一篇新论文绘制了水螅通过改变基因调控方式来再生头部的途径。

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许多动物可以长出身体的一部分(例如,婴儿人类可以再生指尖,蜥蜴和蝾螈可以再生肢体)。但对于水螅来说,它们是水母和海葵的近亲,可以从一小片组织中重新形成一个全新的身体。而且这些动物似乎可以一遍又一遍地做到这一点,而不会衰老。平均而言,它们每20天就会替换掉所有的细胞。2014年的一篇论文估计,在控制的实验室条件下,1400年后仍有5%的水螅会存活。

加州大学圣巴巴拉分校的生物学家 Aide Macias-Muñoz 说,她一直对水母以及从如此简单的神经系统中能学到什么进化知识感兴趣。但当她在加州大学欧文分校工作时发现了水螅,她便将注意力转向了再生。

水螅的头部不是真正的带大脑的头部——它们是位于生物嘴部附近,负责组织发育的由50到300个细胞组成的簇。新头部生长并分裂成新生物的正常过程称为出芽。但如果水螅失去头部,一个新的组织者就会出现并诱导新头部形成。有时,失去的头部可以在生物的下体重新长出来。

在这篇昨天发表在《基因组生物学与进化》杂志上的新论文中,Macias-Muñoz 和她的同事们确定了298个在出芽和再生过程中表达不同的基因,这表明这两个过程受到不同的调控。

Macias-Muñoz 说:“如果你要长出一个新的手指,你会期望它以同样的方式完成,即使是在再生过程中。但实际上,它却是以不同的方式完成的——不同的基因被开启,并且在不同的时间。”“但不知何故,最终的结果是一样的。”

哈佛大学的生物学家 Mansi Srivastava 说,研究人员长期以来一直想知道再生和发育在多大程度上是不同的。这项工作可以开始解释哪些过程是再生特有的。“它让我们对 RNA 和基因组如何变化有了非常广泛的了解,也为我们提供了获得更具体答案的原始材料,”Srivastava说。

Macias-Muñoz 说,下一步是关闭一些基因来验证基因发现,以测试再生是否会继续。研究人员还可以测试增加基因活性是否会导致多个水螅头部出现。

Macias-Muñoz 说,由于水螅被认为是永生的——它们可以一遍又一遍地再生整个身体——这项研究有助于更深入地了解整个再生系统是如何运作的。“它可以告诉我们细胞如何相互交流以保持生物体的形状。”


此故事发布于 Inside Science。在此处阅读原文

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