弄清楚一个奇怪的 无肠的蠕虫如何重新生长它的头部

在电影中，再生是像Deadpool这样的超级英雄的东西，他通过一些非常尴尬的过渡场景重新登上了他的下半身。实际上，在磨坊中进行再生，蜥蜴和两栖动物重新生长四肢和尾巴，而各种蠕虫能够再生一半。他们如何管理这个问题一直是广泛研究的主题，我们对所涉及的一些基因和过程有一个很好的了解。但公平地说，我们并不清楚整个过程是如何协调和指导形成所有需要的组织的。

朝这个方向迈出的一步是来自最近的研究，该研究在再生方面采取了奇怪的角度。为了理解这个过程，作者对蠕虫的基因组进行了测序，该蠕虫可以在切成两半后再生成两个完整的生物体。但是这种蠕虫也恰好是一个群体的一部分，其中包含双侧动物最亲近的亲戚 - 左右两侧的动物。因此，它可以为我们自己的进化提供一个迷人的视角，但这是研究人员在本文中选择忽略的东西。

我们熟悉的大多数动物是双侧的，左侧和右侧。这包括一些生物(如海胆)，双方并不是那么明显。这些双侧动物也在其发育的早期开始，作为三层细胞：形成皮肤和神经组织的外层;形成肌肉和骨骼等内部结构的中心结构;和一个内层，继续形成肠道的衬里。

但那并不是唯一的身体计划。像水母这样的刺胞动物似乎有复杂的结构，不能与我们在双侧动物身上看到的组织整齐排列。但是某些海洋蠕虫组成了一个名为Xenacoelomorpha的组织，似乎更接近双侧动物。一个Xenacoelomorph显然具有形成外层细胞，并且它还具有松散堆积在其内部类似于那些形成肌肉和骨骼的动物和我们一样的细胞。但它似乎缺乏明显的直觉;它的嘴只允许进入松散堆积的细胞占据的腔。它们围绕着每一点食物并将其消化。

研究人员提出这种结构表明，Xenacoelomorphs可能是双侧动物中最接近的幸存亲属。其中一种蠕虫的基因组，如最近的论文中描述的Hofstenia miamia，似乎证实了这一点。Hofstenia的基因组表明它与我们的关系比与水母更密切相关，而且与最不复杂的双层组织密切相关。这意味着对其基因组的仔细分析告诉我们关于双边生命起源的事情。

但是那篇分析不在新论文中。Mansi Srivastava负责管理大部分团队工作的实验室，他告诉Ars，科学家此前已经确定了Hofstenia几乎所有转录成RNA的基因。这些表明Hofstenia基因含量相当于其他动物的典型特征，大致类似于双子宫和其他动物群。因此，Srivastava说，兴趣转向了这些基因的使用方式，这需要分析基因是如何被激活或沉默的。

在它的头上!

还有什么更好的方法来关注这一点，而不是仔细研究与霍夫斯泰尼亚令人印象深刻的再生能力相关的基因活动，其中包括当成虫被切成两半时再生两只完整的动物。为了研究这一点，研究人员将动物切成两半，等待几个小时(时间点在三小时到两天之间)，然后在其基因组中标记活性位点。

为了进行标记，研究人员使用了一种移动遗传元素，这种元素在技术上被称为转座子，有时被称为“跳跃基因”。在适当的条件下，这些跳跃基因将移动到基因组中的新位置，但前提是这些位置是可访问的。基因不活跃的区域往往紧密包装，不会被跳跃基因作为目标。相比之下，基因活跃的区域具有更松散和更开放的结构，这使得跳跃基因成为一个很好的目标。

通过跟踪基因组的哪些区域被定位，研究人员能够追踪DNA被打开的位置，以便新基因可以变得活跃。他们想出了18,000个不同的站点，其中许多站点可能会变得活跃以便实现再生。其中一些是特定于头部的，而另一些则主要在尾部活动。还有一些人在两半身体都很活跃。

EGR

通过计算机，该团队随后寻找可能在这些位点粘附DNA的蛋白质。已知其中一种称为EGR的蛋白质参与其他生物体的伤口愈合，它似乎坚持最早活跃的部位。这表明EGR作为“先锋”，有助于在关键基因附近的位点开放DNA结构，并允许它们参与再生。

看起来EGR是一种古老的通道的一部分，在动物中有着深厚的根源。同样以再生能力着称的涡虫蠕虫也有一种EGR版本。它似乎也是再生过程中最早的作用基因之一。当然，人类有四种与EGR相关的蛋白质，而且我们的再生能力有限。因此，弄清楚这些蛋白质的活性如何与远缘动物中观察到的活性不同可能有助于解释原因。

与此同时，这一新数据为未来再生过程的研究提供了框架。EGR的开创性功能启动了一系列基因活动调控 - 至少有两个基因可以编码DNA结合调节蛋白本身。因此，随着时间的推移，这可能有助于提供更完整的再生过程。