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  流言: 关于蚯蚓有一个著名的笑话:蚯蚓一家这天很郁闷,小蚯蚓想了想,把自己切成两段,打羽毛球去了。蚯蚓妈妈觉得这方法不错,就把自己切成四段,打麻将去了。没过一会,蚯蚓爸爸就把自己切成了肉末。蚯蚓妈妈哭着说:"你怎么那么傻,切得那么碎会死的。"蚯蚓爸爸弱弱地说:"……我 ……想踢足球……"

  真相: 尽管再生能力看上去不可思议,但一些相对低等的动物确实具有再生的能力,这个笑话算的上是一个科学基本正确的优秀段子。只是蚯蚓的再生并不是一件简单的事,除了对体节数的要求,身体部位、环境条件都对存活再生有很大的影响。不过迄今为止,对于再生的生理等方面的机制和缘由尚未完全弄清楚。

蚯蚓为什么能再生?

  再生(regeneration),顾名思义,就是失去的地方又重新生长出来恢复原状,再生部位的遗传性状和原来相同,它包括存活、适应和再生这一系列发生发展的过程。蚯蚓是环节动物,而再生是环节动物最有趣的特征之一,这和环节动物的身体结构有着很大的关系。

  简单来说,蚯蚓的身体是由两条两头尖的管子套在一起组成的,外层是体壁,内层是消化管,两层之间的广阔空腔是次生体腔,也称为真体腔,纵向有隔膜将身体分隔成一个一个的环节。

 

蚯蚓的结构,来源:Pearson Education, Inc.

  蚯蚓维持基本生理活动的器官都是横向贯穿全身的,比如消化管、排泄器官肾管和后肾管、位于腹部的神经(分节的神经中枢)等,在断裂以后还能保留功能。特别要说明的是蚯蚓的血液循环系统。蚯蚓的背部和腹部各有一条贯穿全身的血管,这两条血管依靠每体节内部的毛细血管相连,独立形成简单的血液循环,当蚯蚓在平行于体节方向断裂时,每个体节内部的组织器官由于尚能利用毛细血管的血液循环而不会坏死,这是保障断裂后存活与再生的重要条件。

  蚯蚓被切断以后,断面上会形成新的细胞团,形成栓塞将断面闭合,防止失血、组织液流失及微生物入侵。只有重新形成闭合的体腔,它们才有可能存活下去,接下才是再生的阶段。

  对于再生, 具体是什么样的机理现在还不清楚,仍旧有待深入的研究。目前主要有两种不同的解释假说,一种认为秘诀在于具有类似干细胞的作用的中胚层细胞。当断裂发生时,未分化的中胚层细胞会由体内迅速迁移到切面上,形成结节状的再生芽,同时体内伴随进行着大量有丝分裂,将消化、神经、血管等组织的细胞向再生芽部位生长。还有一种可能的假说是断裂处的细胞会去分化,恢复到原始未分化的状态,然后由这些细胞进行分裂、分化、生长,完成再生。

不是每种蚯蚓都是再生能手

  世界上的蚯蚓大概有2500余种,不同种类的再生能力也相差很大。我们较为常见的陆正蚓( Lumbricus terrestris ),又称钓鱼虫,它的再生能力就很差。所以如果你突发奇想来实践一下,在你家后院挖上一条,多半是会失败。根据G. E. Gates的研究结果,赤子爱胜蚓( Eisenia fetida )就会比陆正蚓再生出更多的体节,这或许和低等种类的再生能力比高等种类的强有关,但也不是绝对的。

陆正蚓 Lumbricus terrestris Amy Stewart, 来源:amystewart.com

不同部分的再生能力差异也很大

  大量关于蚯蚓再生的实验研究,主要是使用赤子爱胜蚓( E. fetida )作为实验材料,将它从不同位置切断,发现从头至尾都有再生能力,但每段的再生能力、成活率、成活时间都不同,从身体前到身体后再生能力逐渐降低,再生体节数取决于剩下的身体长度。

  对于不同位置切断的蚯蚓来说,再生能力最强的是有头无尾的体段,再来是无头无尾的体段,最弱的是无头有尾的体段;所剩体段越长,再生能力越强,成活率越高,存活时间越长。神经系统保留得越完整,再生恢复的速度越快。有生殖环存在的体段,再生的处理速度和存活率都很高。

  蚯蚓再生出尾端的时间通常比头部短,其实很好理解,因为脑、生殖器官等重要的器官都集中在头部,所以再生头部的时间会比较长;而尾端只有消化管和肛门,消化管的的长短并不会对于消化功能产生巨大的影响,因此大多数蚯蚓选择尽快长出肛门,因而体节数会比断裂前少。

  神奇的是,无头无尾蚯蚓体段的头部、尾部都可以再生!但这样的个体,除非是年轻的、个体健康状况非常良好,才可能在断掉之后长出完整的个体,因为没有口腔和肛门,它将无法进食,很容易在再生过程中因为消耗过多能量而死去。

蚯蚓再生的环境条件

  有了结构和生理的基础,再生也不是水到渠成的事,还受到许多环境条件的影响。再生情况和成活率都受到土壤含水量、温度、氧气浓度和营养等的影响。

  蚯蚓是变温动物,体温随着外界环境温度的变化而变化。环境温度不仅影响蚯蚓的体温和活动,还影响蚯蚓的新陈代谢、生长发育及繁殖等,对再生的影响也就不言而喻了。根据Moment的研究结果,25℃条件下的再生速度比20和30℃都快(美国这位叫做Moment的科学家,毕生花了几十年的时间研究蚯蚓的再生,包括各种化学物质和X射线等对再生的影响,发现了很多有意思的结果)。

  对水生蚯蚓来说,氧气浓度也是影响再生和成活的重要因素,氧气浓度低时,再生会减少,但是当氧气浓度过高时,死亡率又会升高。只有遇到合适的氧气浓度,断掉的蚯蚓才能存活并再生完全。

  结论: 作为环节动物的一员,蚯蚓具有再生的能力,不过这种能力受到品种、断裂体节位置和数量、环境温度湿度含氧量等诸多因素的影响。蚯蚓一家行事要谨慎呀!

  参考资料:

[1] Muler W A 著 黄秀英、劳为德、郑瑞珍 等译 发育生物学(Developmental Biology)高等教育出版社
[2] 肖能文 戈峰 吴晓莆 李俊生 罗建武 蚯蚓再生研究进展 2009年10期
[3] GATES G. E. Regeneration in an earthworm,Eisenia foetida (Savigny) 1826. I, II. Boil Bull, 1949, 1950.
[4] MOMENT G. B. The relation of body level, temperature and nutrition to regeneration growth. J. Morph, 1943, 73: 108-117.

  

 

 

 

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