飞天涡虫如何改写人类再生医学的未来？

“5、4、3、2、1——点火！”2025年4月24日，长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心升空，将神舟二十号载人飞船送入太空，航天员陈冬、陈中瑞、王杰随后顺利入驻中国空间站。

在万众瞩目的发射直播画面外，48段被精密安置在“涡虫芯片”中的东亚三角涡虫正在开启它们的太空之旅。这些仅有指甲盖大小的生物，体内藏着人类梦寐以求的“再生密码”：即使被切成碎片，也能在几天内重新长成完整的个体。这场太空实验，或将揭开生命再生的终极奥秘。

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5.2亿年的生存智慧：切成碎片也能重生

涡虫早在古生代就已存在于地球上，至今已繁盛发展了5亿多年。它们演化出了极为出色的再生能力，并从一百多年前就因此引起了科学家们的注意。20世纪初的遗传学家摩尔根实验发现即使是体积仅为原始个体1/279的涡虫碎片，也可能再生为完整个体。

一条2厘米长的涡虫被精确分割成4段，断面渗出透明黏液。几天后，这4段残躯竟各自长成了完整的涡虫，仿佛被施了分身魔法。

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上图中这种看似科幻的场景，在涡虫世界只是日常。研究表明，即便将涡虫头部纵向劈开，它也能长出两个完整的头。涡虫的这种躯干、神经系统和脑部都能重生的特性，对人类的医学研究意义重大。

为什么要送涡虫上太空？

虽然科学家们对涡虫再生能力的研究已经比较深入了，但传统的地面再生研究不可避免地受到重力等因素的影响。山东理工大学生命与医药学院赵博生教授指出，太空微重力和辐射条件，会让涡虫细胞骨架、信号通路以及表观遗传等发生变化，通过对比太空和地面的实验结果，或许可以帮助科学家找到真正控制涡虫再生的机制。

更令人兴奋的是，2019年《科学》杂志发现涡虫的一种关键再生基因（smed-egr-1）与人类的同源基因（EGR1）有着高达68%的相似度。这说明，控制再生的“基因工具”可能在人类和涡虫之间有着共同的祖先，为我们研究再生能力的起源提供了线索。

另外，科学家发现，在生物的DNA末端存在着一段重复序列，这些重复序列被叫做端粒，随着生物的成长，DNA在每次复制过程中，端粒会逐渐缩短，一旦端粒消耗殆尽，细胞就会启动凋亡机制并死亡，这一过程可能与生物的衰老有关系。而涡虫却能一直保持年轻，这是因为它们体内一种叫“端粒酶”的物质一直在工作，促进端粒生成。而在人类体内，这种机制在成年后几乎被关闭了。如果能找出涡虫让端粒酶持续工作的秘密，或许能帮我们大幅延长寿命。

人体DNA上的端粒

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从科幻到现实：再生医学的三大猜想

当神舟二十号进入预定轨道后，空间站里的恒温箱开始自动调节环境。装载涡虫的芯片培养盒被转移到生命生态实验柜中，一组精密的摄像头将全程记录它们的再生过程。通过空间站实验，科学家们试图验证以下关于再生医学的猜想：

猜想一：器官工厂

涡虫体内有一种神奇的细胞，叫做“成体多能干细胞（neoblasts）”，它们能在身体受伤后迅速变身为各种所需的细胞，比如肌肉、神经，甚至大脑。这种机制启发了科学家：或许有一天，我们也能利用类似的干细胞来制造人体器官。

想象一下，未来的医院里可能设有“器官制造室”——医生从你身上提取一点皮肤细胞，通过重新编程和3D生物打印，在几周内就能培育出一个崭新的肝脏、肾脏或心脏。完美匹配你的身体，不存在排异现象，就像是用你自己身体里的“备件”来修复你。

猜想二：衰老暂停键

如前所述，涡虫不会老，是因为它们体内的端粒酶在持续工作。太空中的辐射是否会破坏涡虫维持年轻的机制？如果答案是肯定的，我们或许能找出宇宙环境影响衰老过程的机制。这可能帮助我们在地球上设计出新的抗衰老策略，比如“唤醒”我们细胞中沉睡的年轻开关。

猜想三：记忆备份

科学家曾经训练涡虫避开光线，神奇的是——即使它们的头被切除并再生出来，新的涡虫依然记得原来的“避光行为”。这意味着，涡虫的记忆可能不仅储存在大脑里，还藏在RNA等“表观遗传”的分子密码中。

如果这是真的，太空实验或许能揭示：宇宙辐射是否会“擦除记忆”，或者影响记忆在细胞中的保存方式。未来，我们是否有一天也能“存档记忆”，像备份手机数据一样，把重要经历保存下来？

当神舟二十号返回舱着陆，这些经历过太空之旅的涡虫残段将被送入实验室。研究人员将对它们展开一系列深入分析，探索微重力与宇宙辐射对再生机制的影响——这些渺小的涡虫，正在用它们5亿年演化出来的生命奇迹，在太空中续写新的篇章。

参考文献：

[1]Morgan, Thomas Hunt. Growth and regeneration in Planaria lugubris. 1901.

[2]Gehrke, Andrew R., et al. "Acoel genome reveals the regulatory landscape of whole-body regeneration." Science 363.6432 (2019): eaau6173.

[3]Shay, Jerry W., and Woodring E. Wright. "Telomeres and telomerase: three decades of progress." Nature Reviews Genetics 20.5 (2019): 299-309.

[4]Fan, Yuhang, et al. "Ultrafast distant wound response is essential for whole-body regeneration." Cell 186.17 (2023): 3606-3618.

出品：科普中国

作者：姬俏俏（农学博士）

监制：中国科普博览