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沙蠶的無限再生能力

常被作為釣魚魚餌的沙蠶,其體節是具有體壁、附屬肢、肌肉、消化管的圓筒狀構造。如果沙蠶尾部被切斷,除了將傷口修復外,會長回失去的體節,因此目前被認為具有無限的再生能力。
 
 
 
如同人類的脊椎骨或蛇的體幹一樣,生物體常可見到具有反覆出現的構造單位,這些反覆出現的構造單位稱做「體節」,不僅是脊椎動物,節肢動物如昆蟲、甲殼類等,環節動物如蚯蚓、沙蠶或水蛭等,都可見此生物形態設計的基本單位。例如果蠅有14個體節,而人類有30個體節,這些都是在胚胎發育完成前就已經決定的。
 
常被作為釣魚魚餌的沙蠶,其體節是具有體壁、附屬肢、肌肉、消化管的圓筒狀構造,在發育成長階段,會在體幹的後端反覆不斷地附加上體節,其成體在頭部與尾部間的體節總數達到120至130個。如果沙蠶尾部被切斷,除了將傷口修復外,會長回失去的體節,因此目前被認為具有無限的再生能力。一般具有重覆體節構造的脊椎動物或節肢動物,體節數目於發育為成體後就不會改變。這些動物於發育過程中,胚胎成長的最前端部分會生成細胞的增值區域,來供應給體節細胞。但是胚胎發育過程一旦結束,增生區域就會消失,因此除了少部分例外如蠑螈或蜥蜴的尾巴,生物發育為成體後,體節再生能力都相當有限。
 
日本理化學研究所的研究團隊詳細觀察沙蠶的體節增節機制,在實驗室飼養環境下,發現沙蠶約以每4日1個體節生成的速度,於最末端體節與尾部間進行增節生成。體節增節發生時,因其細胞增生快速,可使用染色法標示出正在進行DNA合成的細胞,來觀察外胚層中發育為體壁的細胞增生與體節形成的現象。結果發現沙蠶體節形成,與脊椎動物或大多數的節肢動物不一樣,不是於胚胎發育的最前端出現大規模的細胞增生,而是在末端體節,靠近尾部側的特定區域進行規律地細胞增生。
 
研究團隊詳細觀察沙蠶被切斷尾部後體節增加的過程,發現於尾部被切斷體節處,靠近尾部側會出現細胞增生區域,細胞會按順序地排成一列,細胞增生至5列,每日就可再生完成1個新的體節,是正常發育每4日生成1體節的4倍速度。之後細胞增生更為快速,體節內部的神經、肌肉、內臟,再加上附屬肢陸續生成後,1個體節就完成再生。另外,研究團隊也追蹤發現殘存體節中有1種可控制體節再生的蛋白質。沙蠶來自相鄰體節的蛋白質提供增生訊息,促使新體節的形成,即使在長為成體後,仍能使用殘留的體節為模型生成新的體節,以實現無限體節再生能力。(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

責任編輯:陳俊宏|國立臺灣大學生命科學系
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