水母可以重新長(zhǎng)出觸手,我們終于知道怎么回事了
水母似乎沒(méi)有太多事情發(fā)生。它們是凝膠狀的斑點(diǎn),既沒(méi)有大腦,也沒(méi)有心臟,也沒(méi)有血液,經(jīng)常受到洋流的擺布。
但事實(shí)并非如此意味著它們很簡(jiǎn)單.遠(yuǎn)非如此。它們非常高效,使它們成為地球上最成功的動(dòng)物群體之一。
成功的關(guān)鍵之一是它們的觸手——纏住獵物的長(zhǎng)卷須,提供麻痹毒素,使水母能夠和平消化。如果這些觸手發(fā)生意外,水母可以在很短的時(shí)間內(nèi)重新長(zhǎng)出它們。
研究一種指甲蓋大小的小水母,稱為太平洋蜥蜴(Cladonema pacificum),由東京大學(xué)生物學(xué)家藤田宗介領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員終于揭示了這種驚人的愈合行為背后的細(xì)胞機(jī)制。
從昆蟲(chóng)到脊椎動(dòng)物(如蠑螈)再生的關(guān)鍵是一團(tuán)稱為母細(xì)胞瘤.我們現(xiàn)在知道,水母部分地從稱為修復(fù)特異性增殖細(xì)胞的組織中生長(zhǎng)出它們的胚層;干細(xì)胞樣細(xì)胞,正在積極生長(zhǎng)和分裂,但尚未分化。這些與干細(xì)胞因?yàn)樗麄兛梢猿蔀橹魅诵枰娜魏螙|西。
“重要的是,母細(xì)胞中的這些干細(xì)胞樣增殖細(xì)胞與位于觸手中的常駐干細(xì)胞不同。生物學(xué)家中島雄一郎說(shuō)東京大學(xué)?!靶迯?fù)特異性增殖細(xì)胞主要貢獻(xiàn)于新形成觸手的上皮 - 薄的外層。
為了確定水母是如何做到的,研究人員小心翼翼地移除觸手,等待再生過(guò)程開(kāi)始,然后對(duì)動(dòng)物實(shí)施安樂(lè)死和解剖,使用不同的染色劑來(lái)標(biāo)記不同的細(xì)胞。
實(shí)際上,水母的觸手內(nèi)和觸手附近一直有干細(xì)胞。這些細(xì)胞還沒(méi)有指定的功能,可以生長(zhǎng)成身體需要的任何類型的細(xì)胞。它們用于水母在其一生中對(duì)身體進(jìn)行持續(xù)的維護(hù)和修理。
然而,修復(fù)特異性增殖細(xì)胞只有在水母受傷時(shí)才會(huì)出現(xiàn)——它們專門(mén)用于修復(fù)和再生受傷的身體部位。這類似于在蠑螈中發(fā)現(xiàn)的修復(fù)特異性細(xì)胞,它們以雙側(cè)對(duì)稱性發(fā)育,而不是果凍的奇怪的放射狀發(fā)育。
“在這項(xiàng)研究中,我們的目標(biāo)是利用刺胞動(dòng)物水母的觸手來(lái)解決胚芽形成的機(jī)制枝黃疵作為非雙邊主義者的再生模型,”藤田解釋道.
“鑒于修復(fù)特異性增殖細(xì)胞與雙側(cè)蠑螈肢體中的受限干細(xì)胞類似,我們可以推測(cè),修復(fù)特異性增殖細(xì)胞形成的母細(xì)胞是動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程中復(fù)雜器官和附屬物再生獨(dú)立獲得的共同特征。
蠑螈和水母彼此非常不同;水母和雙側(cè)人之間的最后一個(gè)共同祖先生活了下來(lái)數(shù)億年前,不同的進(jìn)化路徑是顯而易見(jiàn)的。這意味著在兩者中找到共同的修復(fù)機(jī)制非常有趣;它可能暗示了某種趨同演進(jìn),其中非常不同的生物體獨(dú)立地發(fā)展出相似的特征。
我們目前沒(méi)有工具來(lái)發(fā)現(xiàn)修復(fù)特異性增殖細(xì)胞是如何在水母中出現(xiàn)的。研究人員說(shuō),這是關(guān)鍵的下一步,因?yàn)樗梢詭椭覀冋业阶屓祟惸軌蛟偕眢w部位的方法。
“最終,”Nakajima 說(shuō)道,“了解再生動(dòng)物(包括水母)的胚芽腫形成機(jī)制可能有助于我們識(shí)別提高自身再生能力的細(xì)胞和分子成分。
該研究已發(fā)表在PLOS生物學(xué).
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