“老不死”是什么感觉?地球上能返老还童的不死生物,居然真的存在!已知唯一!

问AI · 为什么灯塔水母在衰老逆转上如此独特?

谁不想年轻一点,再年轻一点?


从古代的长生不老药,到今天的抗衰医学,人类一直在追问一个问题:衰老这件事,真的不能倒带吗?


大多数动物给出的答案都很残酷:不能。


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但有一种生物

找到了“重生”的按钮

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它就是近几年频频出圈的灯塔水母Turritopsis dohrnii),因罕见的“逆转衰老、返老还童”能力,被称为“不死水母”

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玲珑剔透的灯塔水母酷似一盏灯,或许因此得名

图源:yourweather

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要理解灯塔水母为什么能“返老还童”,先要知道一件反直觉的事:

水母的一生并不都像透明小伞一样漂浮在海水中。实际上,许多水母的生命周期会在两种形态之间切换。


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“流浪汉”和“钉子户”

水母属于刺胞动物。所谓“刺胞”,指的是这类动物的触手等部位有刺细胞,像带有毒液的微型“飞镖”,既能捕食,也能防身,部分种类还能蜇伤人,甚至致命。


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海边“当心水母”的警示牌

图源:vecteezy

刺胞动物的身体结构像一个杯子,杯口长有一圈触手,特殊的结构让它们演化出了两种生活方式

  1. “灵活机动”型,像水母那样“杯口”朝下悬浮在水中游泳,被称为水母型

  2. “安营扎寨”型,“杯口”向上杵在水底,向四面八方伸出触手捕捉猎物,例如海葵、珊瑚和水螅,被称为水螅

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刺胞动物两种生活方式

图源:改自quizlet原图


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形形色色的刺胞动物,哪些是水母型,哪些是水螅型?

图源:vistapointe、lifeinfreshwater、roboastra、monaconatureencyclopedia、Britannica


多数刺胞动物的生命周期会在这两种生活方式之间切换。



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海月水母的生活史:螅状体(水螅型)通过横裂体产生大量碟状体(水母型),完成生活型的转换。图源:译自britannica原图

但不同刺胞动物对这两种形态的保留程度并不一样(因为两种生活方式对身体配置的要求几乎是截然相反的),许多刺胞动物会选择强化其中一种,而退化另一种,如:

  • 珊瑚虫纲的珊瑚和海葵放弃了水母型,专心固着生活,建造了坚固的“堡垒”。

  • 钵水母纲则专攻浮游生活,专心做水母“发生器”。

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珊瑚虫的生活史:浮浪幼虫直接发育成固着的珊瑚虫,从此不再挪窝。图源:译自bluecornerconservation原图、marinesavers


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而水螅纲的灯塔水母则“既要又要”,同时保留了发达的水螅型和水母型。

我们看到的灯泡“小伞”,是它的水母型;它的水螅型,像扎根海底基质上的一丛小树,高度不超过2厘米,“树枝”顶端的水螅体伸出触手捕食浮游动物,基部突起的小芽,会发育成幼小的水母体

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灯塔水母水螅体产生水母体的过程。

图源:a, b, d:参考文献[2],水母体:参考文献[5]

幼小的水母体脱离水螅体后,会逐渐长大,触手数量也随之增加。

灯塔水母水母体的发育过程:a和b为水螅体,其余为各阶段的水母体,f为水母体垂管(相当于口部)处特写。图源:参考文献[2]

成熟后,水母体的受精卵在海水中发育成浑身纤毛的浮浪幼虫,随波逐流,寻找合适的地点安顿下来,再发育成新的水螅体。

也就是说,灯塔水母的生命周期大致是:水螅体 → 水母体 → 受精卵 → 浮浪幼虫 → 水螅体 → 水母体

而衰老或受损的水母体,即将迎来最神奇的时刻



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返老还童的秘密

当灯塔水母的水母体衰老、损伤或遇到饥饿、高温等逆境时,它会“脱胎换骨”,做出一个让其他动物羡慕的选择:不继续变老,而是退回去


  • 首先,水母体的触手缩短消失,伞盖收缩成四叶草形。随后口部、辐管和环管逐渐融合,各种器官的界限愈发模糊。

  • 随着各种组织器官的进一步分解,水母体会变成一个没有明显组织器官分化的“肉球”,并分泌一层几丁质被囊,形成附着在石块等基质表面的囊状体

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灯塔水母的水母体(A)变为囊状体(E)的过程

图源:参考文献[1]

至此,水母体完成了“初始化”。

但这个“肉球”并不是生命的终点,

而是下一轮生命的起点。


  • 此后,囊状体抽生出细长的“茎”,其上萌发出水螅体的幼芽,发育成带有触手、自食其力的水螅体。

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灯塔水母由囊状体(E)“萌发”形成水螅体(J)的过程

图源:参考文献[1]

这样一来,灯塔水母就完成了从水母体到水螅体的逆向发育:水母体 → 囊状体 → 水螅体,这无异于让蝴蝶重新变回毛毛虫。


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它,真的不死吗?

研究显示灯塔水母所有的水母体都能自发地变成水螅体,因此研究者认为灯塔水母是不会自然死亡的。


但它并不是绝对不会死。捕食、感染、环境剧烈变化,都可能杀死它。所谓“不死”,是指它在一定条件下,可以通过逆向发育,绕开普通动物从成熟走向衰老和死亡的单向过程。


从整个生命周期看,由衰老水母体变成的水螅体,相当于无性生殖产物。而类似的无性生殖现象,在水螅、珊瑚虫等动物中并不罕见,更别提植物和微生物了。


所以,“永生不死”算不上灯塔水母真正的独门绝技。相较之下,衰老的水母体向水螅体的逆向转变(真返老还童了),才是它最神奇的地方。

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灯塔水母的生命周期

图源:译自参考文献原图[4]

这些玲珑剔透的“小伞”,让我们得以重新审视衰老、再生与生命可塑性的边界,或许未来,能帮助人类找到对抗衰老的新方法。


参考文献:

[1] Schmich, J., Kraus, Y., De Vito, D., Graziussi, D., Boero, F., & Piraino, S. (2007). Induction of reverse development in two marine Hydrozoans. The International journal of developmental biology, 51(1), 45–56. https://doi.org/10.1387/ijdb.062152js

[2] L. Martell, S. Piraino, C. Gravili & F. Boero (2016) Life cycle, morphology and medusa ontogenesis of Turritopsis dohrnii (Cnidaria: Hydrozoa), Italian Journal of Zoology, 83:3, 390-399, DOI: 10.1080/11250003.2016.1203034

[3] Piraino S, Boero F, Aeschbach B, Schmid V. Reversing the Life Cycle: Medusae Transforming into Polyps and Cell Transdifferentiation in Turritopsis nutricula (Cnidaria, Hydrozoa). The Biological Bulletin. 1996 Jun;190(3):302-312. DOI: 10.2307/1543022. PMID: 29227703.

[4] Matsumoto, Y., Piraino, S., & Miglietta, M. P. (2019). Transcriptome Characterization of Reverse Development in Turritopsis dohrnii (Hydrozoa, Cnidaria). G3 (Bethesda, Md.), 9(12), 4127–4138. https://doi.org/10.1534/g3.119.400487

[5] M. Pascual-Torner, D. Carrero, J.G. Pérez-Silva, D. Álvarez-Puente, D. Roiz-Valle, G. Bretones, D. Rodríguez, D. Maeso, E. Mateo-González, Y. Español, G. Mariño, J.L. Acuña, V. Quesada, & C. López-Otín, Comparative genomics of mortal and immortal cnidarians unveils novel keys behind rejuvenation, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 119 (36) e2118763119, https://doi.org/10.1073/pnas.2118763119 (2022).

[6] Li J, Guo D, Wu P, He L. 2018. Ontogeny reversal and phylogenetic analysis of Turritopsis sp.5 (Cnidaria, Hydrozoa, Oceaniidae), a possible new species endemic to Xiamen, China. PeerJ 6:e4225 https://doi.org/10.7717/peerj.4225


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作者  周明玮

上海海洋大学 

生物学专业研究生

科学审核:葛致远,上海自然博物馆生物学博士

策划&编辑:小小蒲公英

文章为上海自然博物馆所有