把自己切碎凑足球队的蚯蚓爸还有救吗?

作者: Mirror

来源: 把科学带回家

发布日期: 2021-03-23

这篇文章探讨了蚯蚓的再生能力,特别是通过一个有趣的笑话引出蚯蚓爸爸因为想踢足球而将自己切成肉末的故事,进而深入分析了蚯蚓再生的条件、限制以及不同种类蚯蚓的再生能力差异。文章还提到了环境条件、营养供应、切割位置等因素对蚯蚓再生的影响,并通过实验数据说明了不同切割方式对蚯蚓存活率的影响。最后,文章以涡虫的再生能力作为对比,强调了蚯蚓再生研究对高等动物再生研究的借鉴意义,并呼吁不要随意伤害蚯蚓。

关于蚯蚓,有一个流传已久的经典笑话:蚯蚓一家这天很无聊,小蚯蚓就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4段打麻将去了,蚯蚓爸爸想了想,就把自己切成了肉末。蚯蚓妈妈哭着说:“你怎么这么傻?切这么碎会死的!”蚯蚓爸爸虚弱地说:“突然想踢足球……”

蚯蚓的再生能力因为这个故事深入人心,同时也留下了一些疑惑:蚯蚓爸爸最后怎么样了?蚯蚓再生能力的极限在哪里?

这个故事的结局其实有很多种,先来说最悲剧的一种——蚯蚓一家没一个活下来。世界上有超过1800种蚯蚓,我们国家就有200多种,它们的再生能力各异,弱的可能一刀都挨不住。最常见的普通蚯蚓——陆正蚓(Lumbricus terrestris)前段有一定的再生能力,有可能活下来,但后段大概率入土为安了。

再生能力强,动不动被大卸八块,为科研做牺牲的蚓中豪杰是一种名叫赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的蚯蚓,它们中的某些个体甚至在失去2/3的身体后依然能再生回来。即使蚯蚓一家刚好是这么顽强的种类,也不一定能活下来,因为它们的再生能力还受诸多因素制约。

首先是环境条件:蚯蚓在25℃时的再生速度比20℃或30℃快。如果那天气温太低或太高,蚯蚓的再生速度就会变慢,即使没变成蚯蚓冻、蚯蚓干,也会被一大波捕食者吃掉。环境适宜了,营养也得跟上:如果那天蚯蚓妈心情不好,饭做少了,一家人没吃饱就开始剁自己,那么在再生过程中也可能因为营养不够饿死。

假设那天风和日丽,蚯蚓妈心情分外美丽,做了一顿营养丰富的美餐,蚯蚓一家这么做依然是在作死的边缘试探。因为决定一只蚯蚓能否再生并存活下来,最关键的还是它被切断的长度和位置。

在分析这一步之前,先来了解一下蚯蚓的基本构造。蚯蚓看上去就是简简单单的一条蠕虫,外观上最大的特点是环节动物门典型的密集体节,有100~120个。不看蚯蚓移动,你甚至分不出它的头和尾。实际上,蚯蚓体内“五脏”俱全,高等动物该有的核心部件——脑、心脏、生殖器官一个不少。

成年蚯蚓靠近头部,大约26~33节的地方有一圈围脖一样的结构,那是蚯蚓性成熟后出现的生殖带(clitellum)。小蚯蚓可能不知道,自己的爸妈其实是雌雄同体,既可以当爸,也可以当妈,它们共浴爱河后会产下卵茧,里面能孵化出2~20只小蚯蚓。

在赤子爱胜蚓的再生实验中,研究人员给蚯蚓从头到尾设置了多个不同的切割位点,最前面6节是脑神经结所在的位置,被定义为头部。切割类型分为有头无尾(a组)、无头无尾(b组)和无头有尾(c组)三大实验组。

整个恢复过程是这样的:蚯蚓切口上的血管和肌肉组织快速受缩,坏死细胞被吞噬,4小时后伤口就基本愈合。接下来几天会像种子发芽那样长出芽基(blastema)。5~7天后长出一根豆芽般的嫩尾,比较透明不分节。7~11天开始分节,12~16天分节完成。5周后就基本看不出这是新生组织了。

在3大组中,有头无尾组恢复得最好,其次是无头无尾组,最弱的是无头有尾组。不难预料,在各组中保留体节数越多的,再生能力和存活率都越高。以有头无尾组为例,只保留几节(实验中为6节)的不出5天就都死了;保留1/4体长(前25节)的两个月后也基本全军覆没;保留1/3体长(前32节)的,两个月后存活率不足50%,而保留至少半段的,两个月后的存活率依然有80%以上。

从实验结果看,蚯蚓各个部分的体节都有再生潜力,但再生速度不一。在无头无尾组中,尾巴再生的速度明显比头部快。一般动物脑袋没了,我们就默认它没救了。然而,脑子在蚯蚓再生过程中并没有那么重要,就算脑所在的前6节全部切掉,也能再冒出来。

不过,有脑子的幼年蚯蚓尾部再生率更高,但对于成年蚯蚓,保住脑袋反而降低了尾部的再生率。科学家推测,这可能是成年蚯蚓脑区分泌的调控因子(Clitellum Factor)在抑制尾部再生。相比脑子,生殖带对成年蚯蚓的存亡更加关键,如果切掉了这个部分,成年蚯蚓基本撑不了多久。当然,只留生殖带所在的几节也是不行的。

总地来说,幼年蚯蚓的再生能力比成年蚯蚓高,在早期阶段的存活率明显比成年蚯蚓高。所以这个故事最好的结局是:小蚯蚓幸存下来,还可能收获一个小伙伴;蚯蚓妈妈切的3刀都集中在头尾,留下最长且有生殖带的中段有机会活下来;而要凑够一场足球赛,蚯蚓爸爸至少得切成10段(5人制足球赛,不包括裁判),除非它都在头尾削薄片,否则只能成为肉丁了(R.I.P. 蚯蚓爸)。

如果把蚯蚓一家的设定换成涡虫一家,就算是凑个正式足球队加满场观众也没问题。毕竟,它的再生极限已经到了仅留1/279身体都能长成完整个体。切成3段的涡虫再生成了3只涡虫。但蚯蚓的再生方式和涡虫不同,涡虫之所以能这么开挂是因为它还保有大量干细胞,这种细胞一直保留着分化成各种细胞的潜力。而蚯蚓等环节动物再生时,会将已经分化的细胞先脱分化,再赋予它们新的使命。

这种再生方式更接近蝾螈等脊椎动物的再生方式,所以对研究高等动物如何再生借鉴意义更大。

不起眼的蚯蚓是土壤中的重要分解者和耕耘者,它们帮助万物回归土壤,化为植物的养料,为根系松土,还为众多动物提供食物。而且普通蚯蚓就算切断,也很难见证奇迹,所以请不要随便欺负蚯蚓一家,浪费未来粮食。

蚯蚓爸:早知道跟涡虫组队了。不过瘾,请戳长这么大才知道,彩虹圈竟会自己下楼梯。你的瓶盖上有隐藏机关吗?那是为了防止熊孩子误闯鬼门关。

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