科學家調控真渦蟲頭部再生

　　對于大多數扁形蟲來說，將它切成兩半，就會得到兩條扁形蟲。前面的一半將會長出一條新尾巴，后面的一半將會長出一個新頭——并且有著功能齊全的大腦。不過，一些種類的蠕蟲卻缺乏這種能力，至少在其需要重新長頭的時候是這樣。現在，三個團隊的研究人員不僅著重研究了這一局限性背后的生物學原因，還成功地通過操縱一個單獨的基因通路，恢復了這種蠕蟲的全部重生能力。

　　這種蠕蟲被稱為真渦蟲，通常約1厘米長，生活在像溪流和池塘等淡水生態系統中的巖石下面。為何一些真渦蟲可以很容易地再生出頭部而另一些卻不能，是一個長期使科學家感到疑惑的問題。“這真的是該領域中的一個經典難題。”美國伊利諾伊州立大學的生物學家Phillip Newmark如是說。他希望可以研究出這一差異背后可能存在的分子機制，他將博士后James Sikes分派到該研究領域，以尋找Procotyla fluviatilis的標本，這是北美真渦蟲中唯一不能再生頭部的種類。

　　第一步是確定Procotyla fluviatilis頭部再生過程的哪一步出現了問題。Sikes和Newmark證實，這種蠕蟲在被切成兩半后，傷口能正常愈合，而且其尾部的細胞仍舊可以分裂。“看起來出問題的是決定‘長出一顆頭’或‘長出一條尾巴’的機制。”Newmark說。而這種選擇由Wnt信號通路所控制。如果一只被切斷的蠕蟲開啟了Wnt信號通路，并產生大量β-連環蛋白，就會重新長出一條尾巴。但在實驗中，這種真渦蟲的斷裂尾部無論用哪種方式似乎都不能激活該基因開關。

　　Newmark稱，該發現“促成了一個很簡單的實驗”。如果他和Sikes可以破壞Procotyla fluviatilis斷裂尾部的β-連環蛋白的數量，那他們也許可以誤導它重新長出頭部。讓他們驚訝的是，這確實發生了。通過擾亂負責產生β-連環蛋白的基因，他們可以恢復該真渦蟲重生出頭部的能力。“當我看到時，我簡直不敢相信。”Sikes承認，“基本上這逆轉了100年的進化。”

　　當他們在伊利諾伊進行真渦蟲實驗的同時，歐洲的一個研究團隊正在對一種完全不同的真渦蟲種類——Dendrocoelum lacteum，進行操縱Wnt信號通路和恢復頭部再生能力的實驗。在地球的另一端，日本科學家也得出了相似的結論，β-連環蛋白能阻止 Phagocata kawakatsui——歐洲和北美真渦蟲的遠親——頭部再生。

　　“歐洲、美國和日本真渦蟲，這是人們可能找到的廣泛的地理樣本，而且3個實驗室都獨立地得到了相同的結論。”堪薩斯城斯托瓦斯醫學研究所真渦蟲生物學家Alejandro Sánchez Alvarado如是說，他并沒有參與任何一項研究。

　　所有研究團隊的科學家都認同，研究的下一步是指出為何這種蠕蟲失去了頭部再生的能力。“由于‘適者生存’，人們可能會認為，所有生物的再生能力都應得到保留。”德國馬克斯·普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所生物學家Jochen Rink說，他領導了歐洲的研究團隊。

　　Sikes表示，頭部能再生和不能再生的真渦蟲之間的生殖差異也許可以提供一些線索。當頭部可再生的真渦蟲被切成兩半時，其生殖器官融化并被吸收至自己身體里。它也沒有了繼續產生卵子和精子的壓力，很可能有更多的能量來指導再生。另外，一旦其各部分重新成長完整，它們將會有很多機會來繁殖。

　　然而，不能再生頭部的真渦蟲一般一生只能繁殖一次。Sikes稱，即使它被切成兩半，“它也不想失去那一次的繁殖機會。”他推測，指導Procotyla fluviatilis等真渦蟲在被切斷后保留生殖器官的分子信號可能會干擾再生。

　　無論這些差異如何進化，發表在《自然》雜志上的論文都支持這樣的觀點：再生并不是幾個物種獨自進化而來的，有可能是其他物種在進化過程中所遺失的功能。地球上所有生命類群的共同祖先可能有再生能力。Sikes稱，即使人類在特定情況下也會完成再生，例如2歲以下的兒童可以再生出手指。因此，現在科學家可以恢復扁形蟲失去的再生能力，他們是否可能使人類等其他動物也“恢復”再生功能呢?“這是奇特的想法，但是3篇論文中的證據都有些支持這個想法。”Sánchez表示。

　　Sikes則更加謹慎：“人類會不會像真渦蟲一樣再生呢?永遠不會。”不過他還是表示，新研究顯示“即使一種動物不能夠再生，但其隱藏的能力是潛在的。現在最重要的是如何釋放出這種能力”。