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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。
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。
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。
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。
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。
夹杂带丝蚓(Lumbriculus variegatus)被切头去尾后完成再生
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。
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?
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。
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