生物界中拥有不死之身的涡虫,成为科学研究的网红代表
对于人类来说,没有头是不能存活的,但是对于涡虫这种动物来说,有没有头都是一样的,因为它根本不会被物理切割死亡。涡虫被称为生物学的不死之身,深受生物学家的喜爱,通过研究它能够获得许多生物界的信息,它的再生能力如果能够利用,将会对人类提供很大的帮助。
一、刀锋下永生的涡虫
人类社会有网红,生物界中同样也存在,而涡虫就是生物界的网红之一。涡虫被称为刀锋下永生的生物,切头长头,切尾巴长尾巴,切成179份,就能够长出279只完整的虫子,用物理切割的方法,不仅无法杀死涡虫,甚至还会让涡虫的数量越来越多。
看到涡虫这么强大的再生能力,所有人都非常眼馋,但是却无法拥有。涡虫强大的再生能力源自成体干细胞库,在特定条件的刺激下,能够增殖分化为具有专门功能的细胞,因此才能够补全缺失掉的身体结构,拥有真正的不死之身,所以成为生物学家研究的热门,如果人类拥有这种强大的干细胞库,那么,你懂得!
二、涡虫独特的视觉系统
涡虫还有一个特点就是视觉系统,就是涡虫头部的两个黑点。科学家认为所有两侧对称动物的视觉系统都是从相同的简单视觉感受系统进化而来。只不过人类拥有不同视蛋白可以区分颜色,而涡虫只有一种视蛋白,神经系统也十分简单,所以只能做出简单的趋避性响应。
涡虫是一种避光性生物,当光线照射在涡虫一侧的时候,涡虫就会选择向没有光线的方向躲避。主流观点一直认为,单视蛋白感光系统仅仅能感受到光线的存在与否,并不能够实现颜色的区分。
然而实验发现,涡虫能够对光线做出更为复杂的响应。当两种不同波长的光从左右两侧同时照射涡虫时,大部分情况下,涡虫会有选择性地向一侧躲避。如果两侧光线的波长差超过25nm,涡虫便能够区分出两者的差异,并向“偏好”的那一侧运动;而涡虫最不喜欢蓝色和青色的光(波长450nm – 500nm),如果这两种颜色的光同时出现,涡虫就开始怀疑虫生,自暴自弃。
那么涡虫是如何区分光线波长的呢?Gulyani实验室猜测,涡虫并不能真正区分入射光线的波长长短。只不过,由于视蛋白对于不同波长的光子吸收能力不同, 导致不同光线照射转化出的生物信号强度不同,涡虫对不同强度的生物信号做出不同的反应,才造成了能够分辨颜色的假象。
为了验证这个假说,研究者们在实验中引入了入射光线强度的变量。真正能够识别特定光线波长的视觉感受系统,对于颜色的判断并不会随着光线强度的改变而改变。例如,人类的视觉系统中有三种分别对红光、绿光、蓝光波长敏感的视蛋白,如果一束蓝光射入人的眼睛,不管这束蓝光是强是弱,都会特异性地激活蓝光敏感视蛋白所在的细胞,并被人类大脑识别为蓝色。
然而实验发现,对于涡虫来说,在同等强度的绿光和蓝光的照射下,涡虫会坚定地选择向绿光的方向运动,但当绿光强度增加到蓝光的8倍时,涡虫就会放弃绿光,转而向蓝光方向躲避。这一结果证实了Gulyani实验室的假说,由于涡虫视蛋白对于蓝青光最为敏感,它们对于蓝青光的躲避行为也最为明显。利用单一视蛋白的视感受细胞,分辨不同波长的光照并进行趋避,这一套视觉系统已经比仅能区分有光和无光的生物不知高到哪里去了。
涡虫还具有一种神奇的能力,称为眼外视觉。很多研究证实,在移除涡虫头部之后,涡虫的身体其它部分能够感知长波长紫外光的照射,并做出反射性躲避反应。大脑恢复实验显示,随着眼脑系统的重建,低等的眼外视觉反应会被大脑介导的视觉响应所压制,在同时照射紫外光与可见光时,涡虫会从躲避紫外光,转变为躲避可见光。这也显示了随着神经系统的发展,多层级的复杂神经调控得以逐步实现。
虽然涡虫神经系统的结构还十分简略,但是由于神经系统进化的保守性,学习涡虫的神经系统重建,对于我们理解其它生物、包括人类的神经系统形成与发育都有着启发性的意义。以后的实验中,大概会一言不合先切一只涡虫看看;不知道涡虫们对此会有什么意见......