被砍成两段的蚯蚓见面,是父慈子孝还是兄友弟恭?

作者:蝌蚪君来源:蝌蚪五线谱发布时间:2020-08-26

虫恐慎入!

本文由科普作家冉浩进行科学性把关

雨后潮湿的地面上,总是能见到不少蠕动爬行的蚯蚓,对这些平时深藏地下的生物,你了解多少呢?快来看看它们的神秘生活吧。

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图片来源《世界的另一端》

行走的粉碎机

在世界各地温暖潮湿的土壤中,总是永不停息地穿梭着一只只身体灵活、伸缩自如的黑暗精灵——蚯蚓。

它们就像行走的粉碎机,将土壤中腐烂的有机物吞入腹中,经过消化再排出体外,这样就能形成松散细碎并且富含氮、磷、钾等多种养分的天然肥料。

在蚯蚓肠胃中发现的“二烷基呋喃磺酸类”表面活性剂,不仅可以让它们高效地消化含有泥土的食物,还能保证蚯蚓的消化系统免受植物多酚的不利影响。

严格来说,蚯蚓并不是一种生物,而是环节动物门环带纲寡毛类无脊椎动物的统称,分类学上属于单向蚓目。

我们常说的蚯蚓,是一个包含多个物种的动物类群,这些类群无论是体色还是体长都存在一定差异。

现有的分类记录表明,我国大陆地区已发现的蚯蚓种类有三百多种,其中大多数分布在我国的南方一带。

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与手一样长的蚯蚓,图片来源 Flickr

蚯蚓身材匀称,从前到后呈圆柱形走向。作为环节动物门的代表物种,蚯蚓的身体分节,并且大部分体节就像是复制粘贴的产物,几乎完全相同。只有在靠近头部的地方,部分体节愈合成生殖环带。

因此,当你捡起一只蚯蚓却分不清它的头尾时,只要找到身体上的环状凸起,就找到头部所在的位置了。

蚯蚓是雌雄同体的生物它们身体上凸起的生殖环带处分布着雌性生殖孔和雄性生殖孔,分别可以排出卵子和精子。

虽说是雌雄同体,但大部分蚯蚓还是选择异体受精,以两性生殖的方式繁育后代。不过,也有一些种类可以进行孤雌生殖。

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正在交配的蚯蚓,图片来源 flickr

蚯蚓的生殖环带上不仅分布有生殖孔,同时也分布有纳精囊孔,当两只情投意合的蚯蚓相遇后,其中一只会将自己的雄性生殖孔对准对方的纳精囊孔,把精子送入囊内。

接受精子后,雌性生殖孔会产生卵子,并以环带处分泌的蛋白粘液包裹卵子。随后,全副武装的卵子被肌肉运动推送到纳精囊孔处完成受精。

受精完成后,外壳硬化的卵茧就会被蚯蚓排放在合适的环境中,等待孵化。

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蚯蚓卵茧,图片来源 wikipedia

完美再生的秘密

再生(regeneration)是指生物个体对非自然丢失部位的修补和复原,是生物适应环境的重要机制之一。

在无脊椎动物中,环节动物普遍具有快速再生完整体节的强大再生能力。蚯蚓作为环节动物门的典型代表,其再生能力一直备受关注。

研究发现,对于再生能力较强的蚯蚓,如果被拦腰斩断,无论是切断头部还是尾部,都可以再生。

一些王者级别的选手,甚至可以在头尾均被切断的条件下再生,但多数蚯蚓只有保有头部的一段可以再生。

所以,对于大多数蚯蚓来说,并没有机会看到身体的另一半,生成另一个自己

而且,就算有幸彼此相见,对于缺乏思维能力的蚯蚓来说,辨别出另一个自己也是不太可能的事,因此也只能“相忘于泥土”了。

事实上,蚯蚓的再生能力并不像人们想象的那样强大,断体的蚯蚓在再生过程中很容易因为能量消耗过多而死亡。

此外,如果断体的蚯蚓原本就身体状况不佳,或者周围环境不好,氧气水分不足,蚯蚓就很难完成再生的重任了。

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夹杂带丝蚓(Lumbriculus variegatus)被切头去尾后完成再生,图片来源爱荷华大学网

研究表明,蚯蚓是否可以再生与伤口的断裂方向有密切关系。

蚯蚓身体内部,除了贯穿全身的两条背腹主血管外,还在每段体节中分布着大量的微血管,这些微血管可以保证每段体节都能维持简单的自循环。

当蚯蚓被横切为两段后,每段体节内的血液可以暂时通过微血管维持血液循环,从而有机会完成再生。

在蚯蚓断裂后,伤口处的血管以及肌肉组织会迅速收缩,同时血细胞也会大量聚集形成栓塞,帮助伤口闭合并修复。

伤口愈合时,附近已经分化的细胞会脱分化,回到原始未分化状态,同时蚯蚓体内未分化的细胞也会向伤口处聚集,然后进行再分化,完成损失器官和组织的再生。

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蚯蚓解剖图,图片来源台湾科学人杂志网

有关蚯蚓再生的研究报告十分丰富,但对其背后复杂的分子机制却一直难以阐明。相较之下,关于脊椎动物(斑马鱼、老鼠)以及棘皮动物(海星)的再生实验或许可以帮助人们解开再生之谜。

柠檬树下你和我

再生能力一直是人类可望而不可及的神秘力量,但在自然界中, 不仅是蚯蚓,海星、蝾螈和其他许多生物都能实现自我3D打印。

当我们在夏夜看到壁虎断尾再生的时候,是否也会发出柠檬精的疑问:为什么我们人类就不能在需要的时候,生出新的手臂、腿或者是心脏呢?

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断尾的壁虎,图片来源新华网

事实上,人类的身体和其他动物一样,在细胞水平上一直不断进行着再生和重建:我们可以自主修复身体上较小的创伤,成人的肝脏受损时也可以重新长出部分组织。

但人类的再生能力也就止步于此了,我们无法再生出一个完整的器官或肢体。这是因为人类在出生以后,逐渐失去了再生的“终极原料”——多能干细胞

我们发育之初的胚胎干细胞具有全能性,可以分化形成各种组织器官,但在成长过程中,它们逐渐被各种成体干细胞所替代。

成体干细胞分化能力有限,只能分化成某种特定的组织或器官,例如,骨髓中的造血干细胞可以生成血细胞。

可是,具有再生能力的生物就另当别论了,它们的干细胞不仅在整个生活史中都保持着分化能力,同时,它们还可以在身体受损的时候迅速形成一团未分化的细胞——再生原基,接着朝着所需要的方向进行分化,形成新的器官和肢体。

目前,科学家仍在不断进行着将已分化的细胞诱导形成多能干细胞的试验,研究者们相信,只要能够破解这一谜题,就有希望找到某种方式,让人类再生出新的器官和肢体。

或许,这个过程充满了未知的艰辛,但探索的步伐不会停止。


参考文献:

[1] 齐莉萍. 蚯蚓再生能力的研究[J],应用与环境生物学报,2002(03):276-279.

[2] 徐芹. 中国陆栖蚯蚓分类研究史探讨[J].北京教育学院院报,1999,(03):27-30.


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