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基因真决定一切?科学家诱使某种扁形虫生长另一种扁形虫的头和大脑

2024-11-23 204

一般而言,大部分的人认为基因组所含的资讯,会是塑造有机体外型的重要因素,但有科学家却认为外在因素或许也改变形貌。为了验证这个论点,来自塔夫斯大学(Tufts University)的生物学家团队将某种扁形虫(flatworms)的头部换掉,用另一种扁形虫的头和大脑取代,过程中并无改变任何扁形虫的基因顺序。

扁形虫研究,让科学家更了解生物演化

事实上,研究人员是利用扁形虫身体内的电突触(electrical synapses)来控制。研究显示它们内在的生理线路(physiological circuits)是一种后生(epigenetic)因素,能够决定大规模的结构。这项结果也于这周发表在国际分子科学期刊(International Journal of Molecular Sciences)。本篇通讯作者 Michael Levin 表示:“我们普遍认为核染质(chromatin)的顺序和结构,会影响染色体的组成,决定了有机体的形状。”不过,根据我们以扁形虫的实验结果显示,身体组织的功能可以超越特定生物原本的结构。

研究团队主要是以 Girardia dorotocephala ,一种具有更高一阶再生能力的扁形虫。为了诱发 G. dorotocephla 头部发生变化,研究人员干扰要传送至蛋白质通道和细胞间的电子讯号,结果发现不仅是头部形状发生改变,连同大脑形状和扁形虫干细胞的生产分配也都有了变动。然而,他们发现头部并未变形,是脑袋形状和扁形虫的干细胞开始改变。这让研究人员更容易掌握到 G. dorotocephla 的演化历程,因为暗示生理线路在演化过程中也是占有一席之地。

有趣的是,这些转变现象并不会永远保留。过几周后,扁形虫开始转变回原来的形状,最后和平常没什么差别。关于这部分的疑问,还需要更多的研究来理解原因。不过,为什么科学家想要扁形虫长成不一样的头型呢?除了能够帮助研究人员更深入了解演化过程,同时还能了解出生缺陷和再生。本篇论文第一作家 Maya Emmons-Bell 说道:“我们已经展示细胞间的电子讯号连结,提供疟疾性扁形虫头部再生的重要资讯。”了解生物再生特性,对于再生医学(regenerative medicine)的演进扮演很重要的位置,并能让研究人员更了解生物演化历程。

  • Scientists ‘induce’ flatworms to grow heads and brains of other species
  • Science creates flatworms with the heads and brains of other flatworms

(首图来源:International Journal of Molecular Sciences)

2019-03-16 13:31:00

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