
生命的意义是什么?一项关于一种神奇海洋生物的新研究表明,答案可能比看起来更复杂。
一些原产于北大西洋的海参(Psolus fabricii)的截肢碎片让研究人员感到困惑,因为他们注意到,这些被切断的部分并没有简单地腐烂死亡,反而似乎在生长。
为了进一步探究,研究人员人道地从这些海洋动物的脚、身体和触须上切除了更多碎片,并在未经处理的海水中进行了一系列实验室实验。结果显示,这些碎片竟然没有死亡。这些碎片出乎意料地实现了自我修复,甚至在没有口器的情况下也能吸收营养。
“这是在自然条件下发现的首例组织永生案例,”萨拉·乔布森说道。她是周三发表在《科学进展》杂志上的这项研究的主要作者。“这些海参以其强大的再生能力而闻名,所以当它们失去触手或管足时,它们能够很好地再生,但从来没有人研究过被撕裂的组织会发生什么,因为我们一直认为它们会死亡。”
然而,这些被切断的组织并没有发育成全新的个体——在某些海参物种的特定条件下,这种发育过程是可以发生的——这引发了一些哲学问题。“我们亲切地称这些组织外植体为‘我们的僵尸’,因为它们似乎游走在生死边缘,”纽芬兰和拉布拉多纪念大学海洋科学博士生乔布森说道。

“它们并没有再生成一个全新的有机体——就我们目前所见,它们似乎是独立的实体,能够维持细胞功能,但并非繁殖个体。为什么这些小块组织在没有任何繁殖目的的情况下还能保持愈合和存活的能力?是什么进化驱动力使得这种情况发生?”
许多动物能够自主切断组织并使其再生,最著名的例子就是蜥蜴为了躲避捕食者而断尾求生。但乔布森指出,失去的尾巴本身并不会造成任何影响。如果用海参来类比,就好像蜥蜴的尾巴自我修复后,在森林里游来游去,自行获取营养,存活了好几年。
更令人惊讶的是,这块被切断的组织已经存活了三年多。“据我们观察,没有任何死亡、退化或坏死的迹象,”乔布森补充道,他指的是细胞死亡。“它似乎可以一直存活下去。我们只是需要在某个时候终止实验,并将研究结果公布出来。”
佛罗里达大学惠特尼海洋生物科学实验室主任维罗妮卡·欣曼通过电子邮件表示,从长远来看,这项研究有助于研究人员更好地了解再生、伤口愈合、组织维护和衰老。她本人并未参与这项研究。“不过,我认为更重要的发现是,这项研究检验了关于‘生命’的含义以及生命如何取决于整个生物体而非组织本身的局部自组织特性的假设。”
不死海参?
据乔布森说,促成这项研究的发现纯属偶然。“我们的实验室就在海岸边,可以饲养活体动物,”她说。她补充道,当需要研究海洋生物时,通常会将其从水箱中取出,但有些动物会牢牢地附着在岩石栖息地或水族箱壁上。在这种情况下,当研究人员取出海参时,它的一些管足留在了玻璃上。这是正常的,因为海参在野外受到胁迫或捕食者攻击时会脱落管足,而且很容易再生。
乔布森说:“我们注意到,几天后,几周后,几个月后,它们仍然在那里,牢牢地附着着。它们在愈合,甚至还长高了一些。它们在自然环境中生存了下来。”
这些身体碎片并非置于无菌环境中,而是在天然海水中存活了下来。正如乔布森所说,海水“极其肮脏”,充满了细菌和微生物。这些碎片无需口器或肠道,就能吸收海参栖息地中天然存在的氨基酸。这些组织不仅持续产生细胞,还表现出活跃的免疫系统,甚至在分离数月后仍能活动并对触碰做出反应。

乔布森表示,如果海参组织被证实具有永生能力,它们将在医学研究和细胞生物学领域得到应用。这些细胞有可能取代或替代海拉细胞(HeLa细胞),后者是一种天然存在的永生人类细胞系,最初于1951年从宫颈癌患者亨丽埃塔·拉克斯(Henrietta Lacks)身上提取。这些细胞可以在实验室中无限增殖,但需要高度控制的无菌环境。此外,科学家在未征得患者同意的情况下提取了这些细胞,这引发了严重的伦理问题。
乔布森补充说,研究人员长期以来一直将海参等无脊椎动物的细胞视为对哺乳动物和人类有益的研究的潜力,而且它们在使用方面不像人类细胞那样受到同样的伦理限制。
海参组织也可用于海洋健康研究,例如检测海水温度升高或病原体。这些细胞无需外部帮助即可自我修复和存活的能力表明,某种机制维持着它们的健康和清洁。乔布森表示,研究这些细胞究竟利用了哪些过程或化学物质将十分有意义。
乔布森补充说,下一步将检测细胞的DNA结构,看看它们在复制后是否会衰老。“这将证实它们是否真的永生,”她说。
一个“全新的”过程
据英国南安普顿大学博士后研究员诺埃·瓦姆布鲁斯(Noé Wambreuse)称,棘皮动物(包括海参、海星和海胆)具有非凡的再生能力,科学家们对此早已有所了解。瓦姆布鲁斯研究这些动物,但并未参与该论文的撰写。
“海参可以排出消化器官作为一种防御机制来分散捕食者的注意力,有些物种还可以通过分裂进行无性繁殖,即一个个体分裂成两个部分,每个部分都能再生为一个完整的克隆体,”瓦姆布鲁斯在一封电子邮件中写道。“然而,虽然再生能力本身对这些动物来说并不新鲜,但这项研究所揭示的——某种可以被描述为‘组织永生’的现象——却是全新的。”
这项发现意义重大,因为它可能为组织生物学研究提供一种极具前景的新模型,尤其是在组织修复和衰老研究方面具有潜在的应用价值。他补充道:“最终,这种‘永生组织’可能有助于揭示包括人类在内的各种动物所共有的组织行为和动态的基本机制。”
这项研究之所以引人注目,是因为生物学家通常认为组织是更大生物体不可分割的一部分,佛罗里达大学的欣曼说道。“肝脏之所以能够存活,是因为它维持着血液流动、免疫保护、营养物质输送、信号分子传递、废物清除和结构组织,”欣曼说。“一旦组织从体内移除,通常会迅速衰败。”
这些海参组织似乎违背了某些既有假设。“它们并没有变成完整的有机体,但也不仅仅是正在死亡的组织,”她说道。“相反,它们似乎转变为一种简化但能自我维持的状态。这似乎意味着,某些组织可能包含足够的内部结构,使其能够维持自身存在的时间远超我们的想象。”