野外发现揭示了栉水母(Mnemiopsis leidyi)具有逆转衰老的能力,它们在饥饿或受伤的压力下能够退化到幼年阶段,类似于永生水母(Turritopsis dohrnii)。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。
这种栉水母可以逆转其发育过程。 (Soto-Angel 和 Burkhardt,PNAS,2024 年)
当成年后事情变得艰难时,回到简单的时代似乎很有吸引力。一种奇异的海洋生物在严峻的情况下采取了这种方法,一旦饥饿或受伤的压力消退,它的成年身体就会退化到幼年阶段。
到目前为止,永生水母( Turritopsis dohrnii )是唯一被认为能够像这样逆转水母青春期的物种,但现在Mnemiopsis leidyi (更广为人知的名字是海核桃或疣栉水母)也加入了这一行列。
我们已经知道栉水母非常特别:它们的再生能力是无与伦比的,它们可以融合在一起以承受重大伤害,它们只在真正需要的时候形成一个屁眼,并且完全无视通常的生物学规则,它们可以有性繁殖在他们所谓的幼虫阶段。
之前的研究还观察到,莱迪巨蜥在饥饿期间体型和体重都会大幅减小,以此作为在饥饿时期生存的一种方式,但实验排除了在这些条件下逆转衰老的可能性。
挪威卑尔根大学的海洋生物学家琼·索托·安格尔 (Joan Soto-Angel) 在实验室水箱中饲养的一颗成年海核桃栉水母突然消失了,他感到很困惑。海核桃栉水母具有丰满的凝胶状裂片,决定了该物种的成年期。取而代之的是一只幼虫,它的形状比任何同类成虫都更像核桃壳。
海核桃栉水母的生命周期并不像我们想象的那么简单。尼古拉斯·贝齐奥绘制的不同人生阶段的插图。 (Soto-Angel 和 Burkhardt, PNAS ,2024)
他意识到现有的研究可能并不是完整的故事,因此与迈克尔·萨斯中心的同事帕维尔·伯克哈特 (Pawel Burkhardt) 合作,着手检查这种果冻栉水母是否以某种方式在衰老过程中按下倒带键。
他们将 65 只健康的成年栉水母隔离在水箱中,所有这些栉水母都完全吸收了年轻时的触手,这是它们成熟的另一个决定性特征。
全部都挨饿了15天,然后每周喂一次少量的轮虫,饮食比平常少很多,果然,开始迅速缩小。当它们的成年肺叶开始“重新吸收”到逐渐缩小的身体中时,每隔一天就会恢复一次进食。索托-安吉尔知道他正在做某件事。
在实验开始时,其中 15 个水母的叶瓣也被手术切除,从而增加了先前实验未捕获的进一步压力源。
“在几周的时间里,它们不仅重塑了它们的形态特征,而且还具有完全不同的摄食行为,这是典型的介形虫幼虫,”索托-安赫尔说。“目睹它们如何慢慢转变为典型的介形虫幼虫,就好像它们回到了过去一样,真是令人着迷。”
实验表明,只有在饥饿的情况下,水母才能恢复年轻状态,但这远不如肺叶切除组常见:50只饥饿的水母中只有7只完全恢复幼年,而15只受伤的动物中有6只是水母相当于“再次年轻”。
三个M. leidyi标本逆向发育过程中的个体轨迹和形态变化。比例尺:第 0 天为 5 毫米;其他均为 2 毫米。 (Soto-Angel 和 Burkhardt, PNAS ,2024)
这也意味着实验和记录中的许多幼年水母可能并不像看起来那么年轻。
领导神经元进化起源研究的合作者帕维尔·伯克哈特(Pawel Burkhardt)说:“揭示驱动逆向发育的分子机制,以及动物神经网络在这个过程中发生了什么,将会很有趣。我们发现了一个使用这种奇特‘时间旅行机器’的新物种,这一事实引发了令人着迷的问题:这种能力在动物生命之树上是如何传播的,”索托-安赫尔说。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。