科学家发现蠕虫最近进化出了重建头部的能力

包括马里兰大学生物学家在内的一组国际研究人员发现，截肢后至少有四种海洋带状蠕虫能够独立进化头部再生的能力。

截肢身体部位的再生并不常见，但在整个动物世界中确实存在- 来自蝾螈，蜘蛛和海星，它们可以将附属物再生成一种带状蠕虫，可以从一小块组织中再生整个个体。但是，再生能力被广泛认为是一种古老的特征，一些物种设法保留，而大多数其他物种通过进化而丧失。

这项新研究于2019年3月6日出版的“英国皇家学会学报B”(The Proceedings of the Royal Society B)上发表，将这一假设置于首位。在对35种海洋带状蠕虫的调查中，研究人员发现，包括大脑在内的整个头部的再生能力最近在四种不同的物种中进化。“这意味着，当我们比较动物群体时，我们不能认为它们再生能力的相似性是陈旧的，反映了共同的祖先，”UMD生物学副教授，该研究的作者之一亚历山德拉贝利说。“在比较不同动物群体的再生结果时，我们需要更加小心。”

所有动物都具有一定程度的再生能力。甚至人类也会在伤口上重新生长受损的皮肤。然而，在进化史上非常早期分化的动物谱系- 如海绵，水ids和栉水母 - 通常能够从甚至小截肢部分再生整个个体。随着动物进化的复杂性增加，再生能力变得不那么引人注目和普遍。估计生命树上发生再生能力变化的地点和时间，对于了解再生如何演变以及哪些因素影响该特征至关重要。到目前为止，关于再生如何进化的科学理解仅仅基于对失去再生能力的动物的研究。那是因为所有已知的再生能力增益在遥远的过去都发生在比较研究中。

这项新的研究提供了动物获得再生能力的最清晰的文献，并且可以阐明这种特性进化所必需的特征。为了进行这项研究，研究人员从2012年到2014年在美国，阿根廷，西班牙和新西兰沿海收集了带状蠕虫。他们对22个物种进行了再生实验，将它们从前到后分成两半并观察它们的再生能力。他们还从之前的研究中获得了13种其他海洋穗带虫的信息。

所有物种都能够通过重新生长后端来恢复自己以完成个体。只有8种能够重新生长头部并从身体的后部恢复整个个体。其中四个是从以前的研究中得知的，四个是新的。

比可以重新生长的带状蠕虫的数量更令人惊讶的是，其中大多数都不能。20世纪30年代对丝带血管红血球的研究表明它是动物再生的拥护者，具有再生成一个整体的能力并成功地从相当于一个人的二十万分之一成长(这就像重新生长一样)一个150磅重的人，来自0.012盎司的组织或大约1/16茶匙)。这个例子背负着整个海洋带状蠕虫门(称为Nemertea)，因其超级再生器而闻名。

自然的假设是，它是一种从共同祖先传下来的古老特征，随着物种的分化，一些带状蠕虫开始失去。然而，通过他们对35种物种的调查，研究人员重建了跨越门的再生进化模式，并发现它是一种最近进化的能力，甚至在像红血球的超级再生器中也是如此。“这群蠕虫的祖先被推断为无法再生头部，但是四个独立的团体随后进化出了这样做的能力，”贝利说。“据推测，其中一个起源发生在1000万至1500万年前。”

从进化的角度来看，这是最近的历史，因为再生能力被认为是在寒武纪时期超过5亿年前首先发展起来的。研究再生能力增益的机会可以极大地提高科学家对能够促进和促进再生的发育策略的理解。例如，研究中的一些非头部再生蠕虫在没有头的情况下幸存了几个月。这可能表明了进化头部再生能力的可能前提，因为截肢时间足够长以便再生可能是第一个进化步骤。

“这些最近进化过头部再生的物种将成为研究动物新再生能力出现的优秀模型，”Bely说。“我们现在可以提出这样的问题：分子过程的哪些变化导致新的头部再生能力。”