为什么蚯蚓被砸断还能活?
蚯蚓不但是被砸成两半还能活,这两半还有可能长成两个单独的个体,这是因为蚯蚓有强大的再生能力,强大到什么程度呢?把它的头去掉,它能长出头,把它的首尾都去掉,它能再次长出头尾。那么,蚯蚓的再生能力究竟是怎么回事呢?被斩断之后,蚯蚓的任何一个部分都能长成新的个体吗?我们一起来探讨一下。
蚯蚓的再生能力蚯蚓是环带纲寡毛亚纲下所有环节动物的统称,在寡毛亚纲下一共有三个目:颤蚓目、链胃蚓目以及单向蚓目,不过从狭义的角度说蚯蚓单指单向蚓目下的环境动物,目前已知的蚯蚓种类超过了3000种。
作为一种全身无骨,蛋白质含量高达70%的动物,按理说蚯蚓应该是许多动物的猎物。但是,它们之所以能够生存至今,而且世界性分布,与两个因素有关:地下生活以及再生能力。地下生活能够避开大部分的捕食者,而再生能力能够让无骨的蚯蚓在受到伤害时,最可限度的生还。
蚯蚓的再生能力,在自然界中是少有的,因为大多数拥有再生能力的动物都是再生部分的器官,比如壁虎的尾巴,但是蚯蚓是几乎能够再生整个身体包括体内的许多器官。这到底是为什么呢?
首先,身体受到大的创伤,最大的问题就是止血问题,这一点蚯蚓就完美地解决了,蚯蚓体内有着大量的位置控制基因(position control gene, PCG),这些基因能够在蚯蚓出现创面时,即使的调动再生细胞对创面进行溶解,溶解后创面的肌肉形成新的细胞团,从而让创面不再流血,也防止了细菌从创面进入体内造成感染。
其次就是防止体内器官坏死。蚯蚓体内背面和腹部有两条贯穿全身的血管,这些血管与身体器官由毛细血管相连,这样就形成了相对独立的血液循环系统,当蚯蚓被斩成两短时,每一段的血液循环还在独立的进行着,这就防止了内部器官因为失血坏死。
第三就是重建了。当创面的肌肉被溶解形成新的细胞团之后,位置控制基因再次发挥作用,它会准确地计算出需要再生的器官以及体节的长度,在再生细胞的作用下,一些组织和器官细胞会在创面形成再生芽,之后断裂损失的体节和器官会缓慢的再次长出来。(参考:《自然》杂志Orthogonal muscle fibres have different instructive roles in planarian regeneration)
蚯蚓可以无条件再生吗?任何一种强大的能力都需要多个条件的辅助,蚯蚓的再生也是如此,而影响蚯蚓再生能力主要有5个因素:断裂的位置、蚯蚓的身体状况、蚯蚓的种类、断开后体节的长度以及所处环境。
为了更加的直观,我们来看一组科学的实验,在蚯蚓的再生实验中,通常用到的不是我们常见的萧萧蚯蚓,而是赤子爱胜蚓,这是因为不同的蚯蚓其再生能力有很大的差异,相比较而言,赤子爱胜蚓比萧萧蚯蚓的再生能力更强。在实验中,科学家们分别将蚯蚓从中间断开、将头部取消、将尾部去掉、头尾都去掉,观察了蚯蚓的再生能力。
结果表明,从中间断开的蚯蚓时,头部的体节更容易再生出完整的尾部,而尾巴的一段很难再生出前半段,一段较大、一段较小的蚯蚓,通常比较短的那一半会死亡,而较长的一段能够再生为完整的蚯蚓;将头部去掉的蚯蚓(长度约占身体的30%)通常无法再生;将尾部去掉的可以再生恢复、将头尾都去掉的(头部切掉总体长的6%,尾部40%)蚯蚓,也会大概率再生出完整的蚯蚓。
通过实验,我们发现,蚯蚓切的位置对于其再生有着重要的作用,尤其是头部,当从头部开始算切掉其体长的约30%时,蚯蚓通常会死亡,这是因为靠近蚯蚓头部的地方有一个重要的器官心脏,而6%的长度是伤不到心脏的,但是30%的长度时,心脏就会被切掉。因此,心脏的完好与否是蚯蚓再生的关键,而且切掉的30%中虽然包含了心脏,但由于体节较少,蚯蚓也无法再生。
除了心脏外,生殖环带对于蚯蚓的再生也非常重要,实验表面,带有生殖环带的体节更容易再生。
总结蚯蚓虽然有强大的再生能力,但是其再生能力的成功与否与其切断体节的长度、位置有着很大的关系,当我们不小心把蚯蚓靠近头部的位置弄断后,只要不伤到心脏和生殖环带,它就可以再次出头部,当从中间断开时,只有靠近头部带有生殖环带的那一节会再生,另一半只有死路一条。因此,将蚯蚓一分为二,大概率是只有一半能活,几乎不会出现1分2,2分4的情况。
为什么蚯蚓被砸断还能活?
把蚯蚓截成几段,蚯蚓还能活。科学实验表明,蚯蚓并非可以随意切的,要从它的节来切,通常是切三块是最高成活率的,而且要从头尾第七节处切开才可以。
蚯蚓被截为两截以后,断面上的肌肉组织就会加强收缩,一些肌肉组织快速溶解,然后形成新的细胞团。这时,血液中所含的白细胞也会同时集中在切面上,形成特殊的栓塞,从而使伤口快速闭合。而且它的中胚层细胞还具有十分强的分化能力,当它有创伤时,原本位于体腔内隔膜中的还没有分化的原性细胞,快速移动至伤口切面上来,并与自己已溶解的肌肉细胞连在一起,在切面上形成一个个结节状的凸起,就被称为再生芽。
同时,蚯蚓体内的消化道、血管,以及神经系统等组织的细胞,经过许多分裂,快速地向再生芽里不断生长。于是,切面上就会快速地再生出另外一个头来,并且另一端也会自然生出一条尾巴来。这样一条蚯蚓被截成两截以后不会死,且能够再生,于是就变成两条蚯蚓。
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