基因真決定一切?科學家誘使某種扁形蟲生長另一種扁形蟲的頭和大腦

作者 | 發布日期 2015 年 11 月 30 日 11:00 | 分類 生物科技 follow us in feedly
flatworm

一般而言,大部分的人認為基因組所含的資訊,會是塑造有機體外型的重要因素,但有科學家卻認為外在因素或許也改變形貌。為了驗證這個論點,來自塔夫斯大學(Tufts University)的生物學家團隊將某種扁形蟲(flatworms)的頭部換掉,用另一種扁形蟲的頭和大腦取代,過程中並無改變任何扁形蟲的基因順序。




扁形蟲研究,讓科學家更了解生物演化

事實上,研究人員是利用扁形蟲身體內的電突觸(electrical synapses)來控制。研究顯示它們內在的生理線路(physiological circuits)是一種後生(epigenetic)因素,能夠決定大規模的結構。這項結果也於這周發表在國際分子科學期刊(International Journal of Molecular Sciences)。本篇通訊作者 Michael Levin 表示:「我們普遍認為核染質(chromatin)的順序和結構,會影響染色體的組成,決定了有機體的形狀。」不過,根據我們以扁形蟲的實驗結果顯示,身體組織的功能可以超越特定生物原本的結構。

研究團隊主要是以 Girardia dorotocephala ,一種具有更高一階再生能力的扁形蟲。為了誘發 G. dorotocephla 頭部發生變化,研究人員干擾要傳送至蛋白質通道和細胞間的電子訊號,結果發現不僅是頭部形狀發生改變,連同大腦形狀和扁形蟲幹細胞的生產分配也都有了變動。然而,他們發現頭部並未變形,是腦袋形狀和扁形蟲的幹細胞開始改變。這讓研究人員更容易掌握到 G. dorotocephla 的演化歷程,因為暗示生理線路在演化過程中也是佔有一席之地。

有趣的是,這些轉變現象並不會永遠保留。過幾周後,扁形蟲開始轉變回原來的形狀,最後和平常沒甚麼差別。關於這部分的疑問,還需要更多的研究來理解原因。不過,為什麼科學家想要扁形蟲長成不一樣的頭型呢?除了能夠幫助研究人員更深入了解演化過程,同時還能了解出生缺陷和再生。本篇論文第一作家 Maya Emmons-Bell 說道:「我們已經展示細胞間的電子訊號連結,提供瘧疾性扁形蟲頭部再生的重要資訊。」了解生物再生特性,對於再生醫學(regenerative medicine)的演進扮演很重要的位置,並能讓研究人員更了解生物演化歷程。

(首圖來源:International Journal of Molecular Sciences) 

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