雨后潮濕的地面上,總是能見到不少蠕動爬行的蚯蚓,對這些平時深藏地下的生物,你了解多少呢?快來看看它們的神秘生活吧。
行走的粉碎機
在世界各地溫暖潮濕的土壤中,總是永不停息地穿梭著一只只身體靈活、伸縮自如的黑暗精靈—;—;蚯蚓。
它們就像行走的粉碎機,將土壤中腐爛的有機物吞入腹中,經(jīng)過消化再排出體外,這樣就能形成松散細碎并且富含氮、磷、鉀等多種養(yǎng)分的天然肥料。
在蚯蚓腸胃中發(fā)現(xiàn)的“二烷基呋喃磺酸類”表面活性劑,不僅可以讓它們高效地消化含有泥土的食物,還能保證蚯蚓的消化系統(tǒng)免受植物多酚的不利影響。
嚴格來說,蚯蚓并不是一種生物,而是環(huán)節(jié)動物門環(huán)帶綱寡毛類無脊椎動物的統(tǒng)稱,分類學上屬于單向蚓目。
我們常說的蚯蚓,是一個包含多個物種的動物類群,這些類群無論是體色還是體長都存在一定差異。
現(xiàn)有的分類記錄表明,我國大陸地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的蚯蚓種類有三百多種,其中大多數(shù)分布在我國的南方一帶。
蚯蚓身材勻稱,從前到后呈圓柱形走向。作為環(huán)節(jié)動物門的代表物種,蚯蚓的身體分節(jié),并且大部分體節(jié)就像是復制粘貼的產(chǎn)物,幾乎完全相同。只有在靠近頭部的地方,部分體節(jié)愈合成生殖環(huán)帶。
因此,當你撿起一只蚯蚓卻分不清它的頭尾時,只要找到身體上的環(huán)狀凸起,就找到頭部所在的位置了。
蚯蚓是雌雄同體的生物,它們身體上凸起的生殖環(huán)帶處分布著雌性生殖孔和雄性生殖孔,分別可以排出卵子和精子。
雖說是雌雄同體,但大部分蚯蚓還是選擇異體受精,以兩性生殖的方式繁育后代。不過,也有一些種類可以進行孤雌生殖。
蚯蚓的生殖環(huán)帶上不僅分布有生殖孔,同時也分布有納精囊孔,當兩只情投意合的蚯蚓相遇后,其中一只會將自己的雄性生殖孔對準對方的納精囊孔,把精子送入囊內(nèi)。
接受精子后,雌性生殖孔會產(chǎn)生卵子,并以環(huán)帶處分泌的蛋白粘液包裹卵子。隨后,全副武裝的卵子被肌肉運動推送到納精囊孔處完成受精。
受精完成后,外殼硬化的卵繭就會被蚯蚓排放在合適的環(huán)境中,等待孵化。
完美再生的秘密
再生(regeneration)是指生物個體對非自然丟失部位的修補和復原,是生物適應環(huán)境的重要機制之一。
在無脊椎動物中,環(huán)節(jié)動物普遍具有快速再生完整體節(jié)的強大再生能力。蚯蚓作為環(huán)節(jié)動物門的典型代表,其再生能力一直備受關注。
研究發(fā)現(xiàn),對于再生能力較強的蚯蚓,如果被攔腰斬斷,無論是切斷頭部還是尾部,都可以再生。
一些王者級別的選手,甚至可以在頭尾均被切斷的條件下再生,但多數(shù)蚯蚓只有保有頭部的一段可以再生。
所以,對于大多數(shù)蚯蚓來說,并沒有機會看到身體的另一半,生成另一個自己。
而且,就算有幸彼此相見,對于缺乏思維能力的蚯蚓來說,辨別出另一個自己也是不太可能的事,因此也只能“相忘于泥土”了。
事實上,蚯蚓的再生能力并不像人們想象的那樣強大,斷體的蚯蚓在再生過程中很容易因為能量消耗過多而死亡。
此外,如果斷體的蚯蚓原本就身體狀況不佳,或者周圍環(huán)境不好,氧氣水分不足,蚯蚓就很難完成再生的重任了。
夾雜帶絲蚓(Lumbriculus variegatus)被切頭去尾后完成再生
研究表明,蚯蚓是否可以再生與傷口的斷裂方向有密切關系。
蚯蚓身體內(nèi)部,除了貫穿全身的兩條背腹主血管外,還在每段體節(jié)中分布著大量的微血管,這些微血管可以保證每段體節(jié)都能維持簡單的自循環(huán)。
當蚯蚓被橫切為兩段后,每段體節(jié)內(nèi)的血液可以暫時通過微血管維持血液循環(huán),從而有機會完成再生。
在蚯蚓斷裂后,傷口處的血管以及肌肉組織會迅速收縮,同時血細胞也會大量聚集形成栓塞,幫助傷口閉合并修復。
傷口愈合時,附近已經(jīng)分化的細胞會脫分化,回到原始未分化狀態(tài),同時蚯蚓體內(nèi)未分化的細胞也會向傷口處聚集,然后進行再分化,完成損失器官和組織的再生。
有關蚯蚓再生的研究報告十分豐富,但對其背后復雜的分子機制卻一直難以闡明。相較之下,關于脊椎動物(斑馬魚、老鼠)以及棘皮動物(海星)的再生實驗或許可以幫助人們解開再生之謎。
檸檬樹下你和我
再生能力一直是人類可望而不可及的神秘力量,但在自然界中, 不僅是蚯蚓,海星、蠑螈和其他許多生物都能實現(xiàn)自我3D打印。
當我們在夏夜看到壁虎斷尾再生的時候,是否也會發(fā)出檸檬精的疑問:為什么我們?nèi)祟惥筒荒茉谛枰臅r候,生出新的手臂、腿或者是心臟呢?
事實上,人類的身體和其他動物一樣,在細胞水平上一直不斷進行著再生和重建:我們可以自主修復身體上較小的創(chuàng)傷,成人的肝臟受損時也可以重新長出部分組織。
但人類的再生能力也就止步于此了,我們無法再生出一個完整的器官或肢體。這是因為人類在出生以后,逐漸失去了再生的“終極原料”—;—;多能干細胞。
我們發(fā)育之初的胚胎干細胞具有全能性,可以分化形成各種組織器官,但在成長過程中,它們逐漸被各種成體干細胞所替代。
成體干細胞分化能力有限,只能分化成某種特定的組織或器官,例如,骨髓中的造血干細胞可以生成血細胞。
可是,具有再生能力的生物就另當別論了,它們的干細胞不僅在整個生活史中都保持著分化能力,同時,它們還可以在身體受損的時候迅速形成一團未分化的細胞—;—;再生原基,接著朝著所需要的方向進行分化,形成新的器官和肢體。
目前,科學家仍在不斷進行著將已分化的細胞誘導形成多能干細胞的試驗,研究者們相信,只要能夠破解這一謎題,就有希望找到某種方式,讓人類再生出新的器官和肢體。
或許,這個過程充滿了未知的艱辛,但探索的步伐不會停止。