
事實上每個學生都知道,貓有四條腿,人有兩條,而蜘蛛有八條可怕的腿。根據其基因編碼,它們的四肢的數量是不變的。但是研究顯示,小海葵是被證實可以根據食物生長出全新肢體的物種。
小海葵(Nematostellavectensis)是一種小型的花狀無脊椎動物,分布于北美海岸和英國部分地區的淺鹽湖中。他們最初是活動的幼蟲,然後進入細泥中,在那裡成長為成蟲,并在他們短暫的生命中停留下來。吃東西的時候,他們會用他們充滿毒液的觸角捕捉小的軟體動物和甲殼類動物,然後把它們放進嘴裡。但是科學家們一直不明白,為什麼有些海葵隻有4個觸角,而另一些卻有24個。
Essam-Ikmi是歐洲分子生物學實驗室的發育生物學家,他和他的同事在實驗室中培育了1000多個指甲大小的生物。當進行另一項研究時,Ikmy注意到,海葵吃得越多,它們的觸角生長得越快,一些海葵在幾天之内就能長出新的觸角對。但是,當喂食速度減慢時,觸須增長也減慢。
海葵花從嘴上的四個中心芽開始生長,最後成長為四個觸角。在此之後,新觸角的增長似乎是由食物的供給推動的。研究人員将海葵喂入普通鹽水蝦體内,在5天内就可以長出新的幼苗,再過5天,幼苗就會長到充分發育的觸須。
為找出驅動觸角生長的因素,研究人員查閱了相關文獻,發現海葵和其他動物、植物甚至酵母一樣,都有一條細胞信号通路,将營養攝取和發育過程聯系在一起。盡管海葵不斷地被喂食,但研究人員還是阻斷了這條通道,海葵也停止了新芽和觸須的生長。
但構造物的配方并不單一,研究人員發現,成年海葵的觸角發育不同于海葵的前四個觸角,他們的研究小組識别出肌肉細胞中的基因,這些基因負責生長這些啟動芽。研究者使用了CRISPR基因編輯技術,然後制造出缺少該基因的突變海葵。前四個突變體的觸角芽已經發育成熟,但是即使它們在良好喂養下也沒有多餘的觸角。如果沒有基因,海葵就不能生長新的觸須。而且,有基因活性的肌肉細胞标記出了下一波觸角的位置。當海葵生長的時候,附近的肌肉細胞也會激活自己的基因版本,從而在海葵體内産生連鎖反應,産生新的芽。
有些海葵可以活65歲以上,它們需要不斷地調整自己的身體以适應變化着的環境條件,利用複雜的遺傳過程,即使是比較簡單的結構,比如觸角,也能做到這一點。海葵花是動物,但更像植物。由于海葵通常被困在一個地方,因此它們不斷地适應環境,就像植物一樣,海葵會長出新的身體結構,而非儲存能量。他們認為,這使得他們成為研究複雜的生物體與其周圍環境之間關系的人選。
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