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這種生物,在太空中被科學家切去頭尾,竟長成了雙頭怪

渦蟲大多生活在潔凈富氧的海水或淡水中。生活在溪流淺水處的,多隱於石塊下面,晝伏夜出。身體柔軟,頭部具眼點和 耳突,體呈樹葉形,背腹扁平,腹面密生纖毛,可爬行。全體淡褐色,長10餘毫米。頭呈三角形,背側有1對黑色眼點,兩側各有一耳突,為嗅覺器官。

渦蟲是雌雄同體的生物,生殖器官複雜,生殖孔位於口後。生殖時,二渦蟲尾端一段腹面相貼在一起,生殖孔相對,互相交換精子。卵在體內受精,數個受精卵和卵黃(營養物質)被生殖囊分泌的粘液形成的膜狀卵繭包裹,排出體外,在外界孵化成幼渦蟲。

渦蟲再生力極強,是一種很好的實驗材料。橫切為2段或多段,每段均可再生成一完整的渦蟲。實質組織是分化新細胞和再生組織的主要來源。再生具有極性。如切為3段,前段再生出後端,後段生頭,中段前生頭後生後端。

這次,研究者把扁蟲送到國際太空站五周,要研究無重力場如何影響它們的行為和結構,特別是它們再生斷肢的能力。

其中有健全或斷肢的渦蟲(planarian flatworms),最令人訝異的是,某個斷裂的部位會再生而成雙頭蟲。當研究者切斷它們的頭尾,他們發現無頭的中間部位再生成另一隻雙頭蟲。

過去5年中,有18個月以上的時間在維護超過1萬5千隻實驗對照蟲,塔夫茲大學的研究者從未觀測到產生雙頭的自然情況。當研究者切斷了太空蟲的頭尾,無頭的中間部位會再生成另一個雙頭蟲,這顯示出發生在渦蟲身上的身體機制改變是永久性的。

此研究由塔夫茲大學的艾倫探索中心(Allen Discovery Center at Tufts University)主導,用於研究無重力場和地球磁場會如何產生解剖學、行為、細菌學的後果。

研究者選擇研究渦蟲,因為它們的身體被切斷時,還有能力再生。2015年1月10日,他們透過SpaceX公司商業補給服務的第五號任務,把渦蟲送到太空。Junji Morokuma博士是Levin博士實驗室中的研究者,也是此研究的第一位作者,他說:「隨著人類變成能進行太空旅行的物種,有件事很重要,就是我們要推斷出再生醫療在太空旅行中的影響,這是為了醫學、太空實驗研究的未來。」

被送到太空的渦蟲有健全的,也有斷肢的,它們被裝在有一半水和一半空氣的管子中。

研究者也創造了兩組實驗對照蟲。一組是活的蟲,以同樣方式被裝在蒸餾水中,當成它們的太空對照組,這組蟲在攝氏20度的黑暗中,以等量的時間保存。在太空的渦蟲回到地球後,研究者準備第二組蟲,它們也暴露在相同的溫度變化中,如同先前在太空的蟲一樣。

在太空中待了五周後,樣本被送回地球,分析了20個月。經過一系列測試,研究者發現送到太空的蟲和地球的蟲之間,有一些不同。根據研究者的說法,最令人訝異的發現是,被送到太空的蟲子斷肢會重生成雙頭蟲。

研究者猜想,可能是由於太空中的渦蟲經歷了溫度變化。當太空中的蟲回到地球,太空組和地球組的蟲都被移到裝有新鮮蒸餾水的細菌培養皿中。地球組的蟲展現出正常行為,而在太空中待過幾個月的10隻健全的蟲,蜷曲成一團,部分癱瘓且無法動彈,兩個小時後才恢復正常。這種行為顯示出上過太空的蟲改變了生物形態,是為了適應在太空中的環境變化,它們對於回到正常水中環境有很強烈的反應。

研究者也發現,送到太空的健全渦蟲會經歷自然分裂,也就是身體分成兩個或更多個相同的個體,而在地球上的蟲不會。

此前,英國諾丁漢大學的科學家對渦蟲身體部位的再生能力進行了研究,這些部位包括頭部和大腦,有一天這項研究有可能會使老化或受損的人體器官和組織再生成為可能。

渦蟲具有在被截斷後,身體部位再生的獨特能力,這些部位包括頭部和大腦。它們含有成熟 幹細胞,這些細胞經常分裂,變成身體缺失的所有類型的細胞。該研究顯示,當渦蟲的身體部位進行再生時,是一套基因在控制這一過程,使它們在正確位置再生出大小、形狀和方位保持原狀的肢體。

科學家們相信,存在一種被稱作「Smed-prep」的基因,顯然是導致渦蟲的頭部和大腦適當再生的基本要素。

這次外太空的實驗,更是證明了這一點。

此外,真渦蟲的記憶可能儲存在它們身體的其他部分中。這些研究人員提出的第二個理論是真渦蟲的舊腦為適應光改變神經系統,而神經系統的這些變化在新腦長出來時依然存在。科學家說,還需進行更多研究才能準確了解真渦蟲是如何保留以前記憶的。

這項發現可用作研究人類和其他動物可能恢復記憶原因的起點。


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