誰不想年輕一點,再年輕一點?
從古代的長生不老藥,到今天的抗衰醫(yī)學(xué),人類一直在追問一個問題:衰老這件事,真的不能倒帶嗎?
大多數(shù)動物給出的答案都很殘酷:不能。
![]()
但有一種生物
找到了“重生”的按鈕
它就是近幾年頻頻出圈的燈塔水母(Turritopsis dohrnii),因罕見的“逆轉(zhuǎn)衰老、返老還童”能力,被稱為“不死水母”。
![]()
![]()
玲瓏剔透的燈塔水母酷似一盞燈,或許因此得名(圖源:yourweather)
![]()
要理解燈塔水母為什么能“返老還童”,先要知道一件反直覺的事:
水母的一生并不都像透明小傘一樣漂浮在海水中。實際上,許多水母的生命周期會在兩種形態(tài)之間切換。
![]()
“流浪漢”和“釘子戶”
水母屬于刺胞動物。所謂“刺胞”,指的是這類動物的觸手等部位有刺細(xì)胞,像帶有毒液的微型“飛鏢”,既能捕食,也能防身,部分種類還能蜇傷人,甚至致命。
![]()
海邊“當(dāng)心水母”的警示牌(圖源:vecteezy)
刺胞動物的身體結(jié)構(gòu)像一個杯子,杯口長有一圈觸手,特殊的結(jié)構(gòu)讓它們演化出了兩種生活方式:
“靈活機動”型,像水母那樣“杯口”朝下懸浮在水中游泳,被稱為水母型。
“安營扎寨”型,“杯口”向上杵在水底,向四面八方伸出觸手捕捉獵物,例如海葵、珊瑚和水螅,被稱為水螅型。
![]()
刺胞動物兩種生活方式(圖源:改自quizlet原圖)
![]()
形形色色的刺胞動物,哪些是水母型,哪些是水螅型?(圖源:vistapointe、lifeinfreshwater、roboastra、monaconatureencyclopedia、Britannica)
多數(shù)刺胞動物的生命周期會在這兩種生活方式之間切換。
![]()
海月水母的生活史:螅狀體(水螅型)通過橫裂體產(chǎn)生大量碟狀體(水母型),完成生活型的轉(zhuǎn)換。圖源:譯自britannica原圖
但不同刺胞動物對這兩種形態(tài)的保留程度并不一樣(因為兩種生活方式對身體配置的要求幾乎是截然相反的),許多刺胞動物會選擇強化其中一種,而退化另一種,如:
珊瑚蟲綱的珊瑚和海葵放棄了水母型,專心固著生活,建造了堅固的“堡壘”。
缽水母綱則專攻浮游生活,專心做水母“發(fā)生器”。
![]()
珊瑚蟲的生活史:浮浪幼蟲直接發(fā)育成固著的珊瑚蟲,從此不再挪窩。圖源:譯自bluecornerconservation原圖、marinesavers
![]()
而水螅綱的燈塔水母則“既要又要”,同時保留了發(fā)達的水螅型和水母型。
我們看到的燈泡“小傘”,是它的水母型;它的水螅型,像扎根海底基質(zhì)上的一叢小樹,高度不超過2厘米,“樹枝”頂端的水螅體伸出觸手捕食浮游動物,基部突起的小芽,會發(fā)育成幼小的水母體。
![]()
燈塔水母水螅體產(chǎn)生水母體的過程。(圖源:a, b, d:參考文獻[2],水母體:參考文獻[5])
幼小的水母體脫離水螅體后,會逐漸長大,觸手?jǐn)?shù)量也隨之增加。
![]()
燈塔水母水母體的發(fā)育過程:a和b為水螅體,其余為各階段的水母體,f為水母體垂管(相當(dāng)于口部)處特寫。圖源:參考文獻[2]
成熟后,水母體的受精卵在海水中發(fā)育成渾身纖毛的浮浪幼蟲,隨波逐流,尋找合適的地點安頓下來,再發(fā)育成新的水螅體。
也就是說,燈塔水母的生命周期大致是:水螅體 → 水母體 → 受精卵 → 浮浪幼蟲 → 水螅體→水母體。
而衰老或受損的水母體,即將迎來最神奇的時刻。
![]()
![]()
返老還童的秘密
當(dāng)燈塔水母的水母體衰老、損傷或遇到饑餓、高溫等逆境時,它會“脫胎換骨”,做出一個讓其他動物羨慕的選擇:不繼續(xù)變老,而是退回去。
首先,水母體的觸手縮短消失,傘蓋收縮成四葉草形。隨后口部、輻管和環(huán)管逐漸融合,各種器官的界限愈發(fā)模糊。
隨著各種組織器官的進一步分解,水母體會變成一個沒有明顯組織器官分化的“肉球”,并分泌一層幾丁質(zhì)被囊,形成附著在石塊等基質(zhì)表面的囊狀體。
![]()
燈塔水母的水母體(A)變?yōu)槟覡铙w(E)的過程(圖源:參考文獻[1])
至此,水母體完成了“初始化”。但這個“肉球”并不是生命的終點,而是下一輪生命的起點。
此后,囊狀體抽生出細(xì)長的“莖”,其上萌發(fā)出水螅體的幼芽,發(fā)育成帶有觸手、自食其力的水螅體。
![]()
燈塔水母由囊狀體(E)“萌發(fā)”形成水螅體(J)的過程(圖源:參考文獻[1])
這樣一來,燈塔水母就完成了從水母體到水螅體的逆向發(fā)育:水母體 → 囊狀體 → 水螅體,這無異于讓蝴蝶重新變回毛毛蟲。
![]()
它,真的不死嗎?
研究顯示燈塔水母所有的水母體都能自發(fā)地變成水螅體,因此研究者認(rèn)為燈塔水母是不會自然死亡的。
但它并不是絕對不會死。捕食、感染、環(huán)境劇烈變化,都可能殺死它。所謂“不死”,是指它在一定條件下,可以通過逆向發(fā)育,繞開普通動物從成熟走向衰老和死亡的單向過程。
從整個生命周期看,由衰老水母體變成的水螅體,相當(dāng)于無性生殖產(chǎn)物。而類似的無性生殖現(xiàn)象,在水螅、珊瑚蟲等動物中并不罕見,更別提植物和微生物了。
所以,“永生不死”算不上燈塔水母真正的獨門絕技。相較之下,衰老的水母體向水螅體的逆向轉(zhuǎn)變(真返老還童了),才是它最神奇的地方。
![]()
燈塔水母的生命周期(圖源:譯自參考文獻原圖[4])
這些玲瓏剔透的“小傘”,讓我們得以重新審視衰老、再生與生命可塑性的邊界,或許未來,能幫助人類找到對抗衰老的新方法。
參考文獻:
[1] Schmich, J., Kraus, Y., De Vito, D., Graziussi, D., Boero, F., & Piraino, S. (2007). Induction of reverse development in two marine Hydrozoans. The International journal of developmental biology, 51(1), 45–56. https://doi.org/10.1387/ijdb.062152js
[2] L. Martell, S. Piraino, C. Gravili & F. Boero (2016) Life cycle, morphology and medusa ontogenesis of Turritopsis dohrnii (Cnidaria: Hydrozoa), Italian Journal of Zoology, 83:3, 390-399, DOI: 10.1080/11250003.2016.1203034
[3] Piraino S, Boero F, Aeschbach B, Schmid V. Reversing the Life Cycle: Medusae Transforming into Polyps and Cell Transdifferentiation in Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa). The Biological Bulletin. 1996 Jun;190(3):302-312. DOI: 10.2307/1543022. PMID: 29227703.
[4] Matsumoto, Y., Piraino, S., & Miglietta, M. P. (2019). Transcriptome Characterization of Reverse Development in Turritopsis dohrnii (Hydrozoa, Cnidaria). G3 (Bethesda, Md.), 9(12), 4127–4138. https://doi.org/10.1534/g3.119.400487
[5] M. Pascual-Torner, D. Carrero, J.G. Pérez-Silva, D. álvarez-Puente, D. Roiz-Valle, G. Bretones, D. Rodríguez, D. Maeso, E. Mateo-González, Y. Espa?ol, G. Mari?o, J.L. Acu?a, V. Quesada, & C. López-Otín, Comparative genomics of mortal and immortal cnidarians unveils novel keys behind rejuvenation, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 119 (36) e2118763119, https://doi.org/10.1073/pnas.2118763119 (2022).
[6] Li J, Guo D, Wu P, He L. 2018. Ontogeny reversal and phylogenetic analysis of Turritopsis sp.5 (Cnidaria, Hydrozoa, Oceaniidae), a possible new species endemic to Xiamen, China. PeerJ 6:e4225 https://doi.org/10.7717/peerj.4225
來源:上海自然博物館
![]()
編輯:辣條
轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點
不代表中科院物理所立場
如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原公眾號
![]()
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.