幾乎每個(gè)學(xué)生都知道，貓有四條腿，人類有兩條腿，蜘蛛則有可怕的八條腿。它們的四肢數(shù)量是不可改變的，由它們的遺傳密碼設(shè)定。但一項(xiàng)新的研究表明，小海葵是第一個(gè)被證明可以根據(jù)食物多少長(zhǎng)出全新肢體的物種。

小海葵(Nematostella vectensis)是一種微小的、像花一樣的無脊椎動(dòng)物，生活在北美沿海和英國(guó)部分地區(qū)的淺鹽湖中。它們開始時(shí)是可移動(dòng)的幼蟲，然后鉆進(jìn)細(xì)泥中，在那里發(fā)展成成蟲，并在其短暫的生命中停留。為了進(jìn)食，它們用充滿毒液的觸角捕捉小軟體動(dòng)物和甲殼類動(dòng)物，并把它們拉到嘴里。但科學(xué)家們一直不知道為什么有的海葵只有4根觸角，而有的卻有24根之多。

歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)育生物學(xué)家艾薩姆-伊克米和同事們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里飼養(yǎng)了1000多只指甲大小的生物。在從事另一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，伊克米注意到，海葵吃得越多，它們的觸角出現(xiàn)得越快，有些海葵可以在短短幾天內(nèi)長(zhǎng)出新的觸角對(duì)。但當(dāng)喂養(yǎng)速度放緩時(shí)，觸角的生長(zhǎng)也會(huì)放緩。

海葵從嘴邊的四個(gè)中心芽開始，長(zhǎng)成它們的前四個(gè)觸角。此后，新觸角的生長(zhǎng)似乎是由食物的供應(yīng)所驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)科學(xué)家們給海葵喂食正常的鹽水蝦時(shí)，需要5天時(shí)間才能長(zhǎng)出新芽，而且還需要5天時(shí)間，這些芽才能達(dá)到完全發(fā)育的觸角長(zhǎng)度。

為了發(fā)現(xiàn)是什么推動(dòng)了觸角的生長(zhǎng)，研究人員翻閱了文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)海葵與其他動(dòng)物、植物甚至酵母相似，有一個(gè)細(xì)胞信號(hào)通路，將營(yíng)養(yǎng)攝入與發(fā)育過程聯(lián)系起來。當(dāng)研究人員阻斷了這一途徑，即所謂的雷帕霉素靶點(diǎn)時(shí)，盡管它們不斷地被喂養(yǎng)，海葵停止了新芽和觸角的生長(zhǎng)。

但是，構(gòu)建結(jié)構(gòu)的配方并非只有一種，研究人員發(fā)現(xiàn)，成年階段的觸角與海葵的前四個(gè)觸角發(fā)育方式不同，他的團(tuán)隊(duì)確定了肌肉細(xì)胞中負(fù)責(zé)生長(zhǎng)這些啟動(dòng)芽的基因。研究人員利用基因編輯技術(shù)CRISPR，然后創(chuàng)造了缺乏該基因的突變海葵。突變體的前四個(gè)觸角芽發(fā)育成熟，但沒有額外的觸角隨之而來，即使它們被喂得很好。沒有基因，海葵根本無法長(zhǎng)出新的觸角。更重要的是，基因活躍的肌肉細(xì)胞標(biāo)志著下一波觸角的生長(zhǎng)位置。而隨著它們的生長(zhǎng)，鄰近的肌肉細(xì)胞也會(huì)激活它們自己的基因版本，在海葵的身體上形成新芽的漣漪效應(yīng)。

一些海葵物種可以活超過65年，它們需要不斷地使自己的身體適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件，即使是相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，如觸角，也會(huì)使用復(fù)雜的遺傳程序來做到這一點(diǎn)。海葵是動(dòng)物，但反應(yīng)更像植物。因?yàn)樗鼈兺ǔ１焕г谝粋€(gè)地方 所以它們不斷地適應(yīng)環(huán)境 而且，像植物一樣，海葵會(huì)長(zhǎng)出新的身體結(jié)構(gòu)，而不是儲(chǔ)存能量。科學(xué)家們認(rèn)為，這使它們成為研究復(fù)雜的機(jī)體與環(huán)境關(guān)系的絕佳人選。

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