編譯/韋士塔
水螅(hydra)具有構造簡單、培養繁殖容易等特性,常被當成模式物種,研究神經傳導。科學家指出,這種外觀不起眼的生物,卻擁有令人難以置信的力量,包括頭部被斬斷後還能重新生長的能力。
水螅是無性生殖動物,生活在熱帶和溫帶的淡水中, 屬於刺絲胞動物門、水螅蟲綱;同樣屬於刺絲胞動物門的還有水母、海葵、珊瑚等生物。由於外型和強大的再生能力,水螅也獲得「九頭蛇」的暱稱;除非在捕食者的消化系統內被徹底摧毀或被火燒毀,否則水螅的幹細胞可以無限複製,水螅的身體被撕裂後,也能自行復活,只要至少有5個頭部組織細胞保持完整,就會相互滲透、結合,把剩餘的細胞重新組織成身體。
這種接近永生的能力,引起了科學家的興趣。加州波莫納學院(Pomona College)生物學家馬丁尼茲(Daniel Martinez)說:「水螅身體幾乎全為幹細胞,極少分化細胞。幹細胞可以持續分裂,所以水螅的身體一直在更新。牠們的觸手和腳上的分化細胞不斷被剝離身體,身體則長出的新細胞予以替換。」
波莫納學院的研究團隊曾持續觀察這種生物4年,測試水螅的衰老程度,包括死亡率是否增加、繁殖能力是否下降;測試結果顯示,水螅在這段時間完全沒有衰老跡象。根本就沒有變化。
馬丁尼茲表示:「動物必然會衰老,我想證明水螅也不例外,然而,我的研究發現,至少在我觀察的4年裡,水螅並未衰老。在合適的環境下,水螅能永遠存活,除非出現捕食者、汙染和疾病,這是野生環境中不可變免的因素。」
加州大學生物學家穆諾斯(Aide Macias-Munoz)在發表於《基因體生物學與演化》(Genome Biology and Evolution)期刊的報告中指出,如果水螅被切成兩半,剩餘的身體將長出更多組織細胞,最後重新長出頭部。
穆諾斯指出,水螅口器附近有一組名為「頭部組織者」(head organizer)的細胞群,控制頭部的生長;若把一條水螅的頭嫁接到另一條水螅的身上,就能夠長成一條新的水螅。
穆諾斯表示,研究團隊發現,水螅再生頭部和出芽生殖過程中,基因表徵出現差異;若能破解此差異,將可進一步了解其再生功能。研究人員找出同時經歷再生頭部和出芽生殖的水螅,研究其身體的組織樣本,發現其中298個基因的表徵不同。
此外,水螅以DNA序列中的「強化子」(enhancer)控制再生過程,強化子是DNA上一小段可與蛋白質結合的區域,與蛋白質結合之後,基因的轉錄作用將會加強。穆諾斯指出,人類體內或許也存在這種水螅用於再生的機制,因此,如果能透過對水螅和其他具有再生功能生物的基因研究,找到啟動這種機制的關鍵因素,或許將可創造肢體重生甚至延續生命的奇蹟。