科学家能从在黑暗中发光的蠕虫中学到什么？首先是再生的秘密

砍掉一条三条条纹的黑豹蠕虫的头，另一条就会取而代之——嘴、脑和全部。剪掉它的尾巴，它会再长出一条来。把蠕虫切成三块，不出八个星期，就会有三只完全成形的蠕虫。把它剪下来，你会看到…

简而言之，三斑黑豹蠕虫是有史以来全身再生能力最强的动物之一。这就是为什么科学家们开始研究这种Tic Tac大小的蠕虫，以便了解它是如何完成这一惊人壮举的。现在，一组研究人员正在将这些蠕虫的研究提升到一个新的水平，他们让它们在黑暗中发光。

这项工作由曼西·斯里瓦斯塔瓦(Mansi Srivastava)领导，他是哈佛大学的生物和进化生物学教授，于2010年首次收集了这些蠕虫，并将其作为模型生物。

现在，蠕虫在黑暗中用紫外线发光可能听起来有点噱头，但研究人员解释说，这远非如此。

科学的说法是，蠕虫现在是转基因的。转基因是指科学家将一些通常不属于该基因组的东西引入生物体的基因组中。“这是生物学家用来研究细胞或组织在动物体内如何工作的工具，”斯里瓦斯塔瓦说。

在黑暗中发光的因素来自于一种基因的引入，当它变成蛋白质时，会发出一定的荧光。例如，这些荧光蛋白可以发出绿色或红色的光，可以导致发光的肌肉细胞或发光的皮肤细胞。

这种发光使我们能够更详细地想象细胞的样子，它们在动物体内的位置，以及它们如何相互作用。

研究人员还可以在蠕虫的基因组中添加或获取特定的信息。当涉及到细胞的视觉分辨率和添加到基因组甚至按他们想的方式调整基因组的能力时，这种水平的精度使转基因特别强大。它允许研究人员研究有机体中任何过程的特定机制。

以三斑黑豹蠕虫为例，这是一种海洋动物，学术名为Hofstenia miamia，研究人员可以做非常精确的操作，比如关闭某些基因。这可能会迫使蠕虫在再生时犯一些错误，比如在错误的地方长出尾巴而不是头，或者长出两个头而不是一个头。这最终可以帮助科学家缩小蠕虫完成完美的全身再生所需的基因范围。

现在，有了制造转基因蠕虫的能力，研究人员说他们最兴奋的是研究对再生至关重要的干细胞种群。这些细胞被称为新生细胞，被认为具有多能性，这意味着它们可以在动物体内产生任何其他类型的细胞，如神经元、皮肤细胞、肌肉细胞或肠道细胞。

斯里瓦斯塔瓦说:“我们不知道这些细胞中的任何一个在动物再生过程中实际上是如何表现的。”“有了转基因蠕虫，我们就可以在动物再生的过程中观察细胞。”

这些蠕虫的转基因已经让科学家们获得了一些新的生物学见解，即蠕虫的肌肉纤维如何相互连接，以及如何与皮肤和肠道中的其他细胞连接。研究人员发现，肌肉细胞有延伸，它们紧密地连接在一起，形成一个紧密编织的网格，为蠕虫提供结构和支撑，几乎像骨骼一样。

研究人员感兴趣的是，下一步，肌肉是否不仅仅是把东西放在一起，而且还能存储和交流需要再生的信息。

制造转基因蠕虫需要大约8周的时间，斯里瓦斯塔瓦实验室已经完成了一系列工作。他们将改良的DNA注入刚刚受精的胚胎中。当细胞分裂时，DNA及其修饰会被整合到细胞的基因组中。当这条虫长大了，它就会发光，那光就会传给它的孩子，传给他们的孩子。

斯里瓦斯塔瓦在怀特黑德研究所(Whitehead Institute)做博士后研究员时，在百慕大收集了120只蠕虫，十年来她一直在研究这些蠕虫。2015年，她加入了哈佛大学生物与进化生物学系，并启动了一项研究项目，重点研究豹蠕虫的再生和干细胞。在2019年的一项研究中，斯里瓦斯塔瓦和她的同事发现了一些DNA开关，这些开关似乎控制着蠕虫全身再生的基因。

斯里瓦斯塔瓦和她的团队对这些蠕虫进行了如此长时间的研究，他们对它们的条纹图案和有趣的行为——从它们如何交配到它们是非常贪婪的掠食者，有时甚至是食人族——产生了浓厚的兴趣。例如，如果它们有一段时间没有被喂食，而水箱里有几只，它们就会互相咬。这时再生就派上用场了，但如果有更大的蠕虫在那里，一些已知的会把更小的蠕虫整个吞下去。

考虑到这一切，斯里瓦斯塔瓦说:“它们绝对迷人，是美丽的生物。”

Transgenesis in the acoel worm Hofstenia miamia