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长出两个嘴!《自然》:一次20微米的组织移植,新长出2个嘴,2个咽部

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德国耶拿大学研究人员把一百年前拿过诺贝尔奖的经典实验,在一个比水母还古老的生物身上硬生生重新做了一遍,结果发表了《自然》。


1924年那个著名的胚胎学实验,当时的生物界大神汉斯·斯佩曼和他的学生希尔德·曼戈尔德在两栖动物胚胎上,切下了一小块叫做胚孔唇的组织,然后移植进另一个胚胎里。

这块组织居然在宿主身上指挥周围的细胞生生造出了第二个身体轴线。


这块能发号施令的组织后来直接被封神了,被称为「胚胎组织者」。

但生命科学界一直有个大悬念,就是这个厉害的组织者系统,到底是什么时候在地球上出现的。

这次科学家们盯上了一个极度古老的物种也就是栉水母,是一种生活在海洋里靠纤毛游动的透明小生物,在进化史上绝对算是动物界的老祖宗级别。


坦率的讲,要在栉水母身上做这个移植手术,很难。

栉水母的胚胎有多大呢,只有120微米,也就比一根头发丝稍微粗一点点。而研究人员,需要在显微镜下切下一块只有20微米的组织,再极其精准塞进另一个胚胎的侧面伤口里。


但真的做成了。研究人员把带有红色荧光染料的栉水母胚孔唇,移植到了另一个带有绿色荧光的宿主胚胎里。结果出来的那一刻:有将近一半的宿主胚胎长出了第二个完整的咽部和嘴巴。如果仅仅移植普通的侧面外胚层,胚胎就完全没反应,依然只长一个嘴巴。


新长出来的嘴巴和咽部里,混杂着宿主本身的绿色细胞和移植过去的红色细胞。


这其实就是胚胎组织者的核心能力,它不是自己去分裂长成一个嘴巴,它是真的在发号施令,把周围原本要发育成别的地方的宿主细胞给活生生策反了,一起造了一张新嘴。

这两个嘴巴甚至都能独立抓取轮虫来吃,最后吞进去的食物全进了一个共用的消化系统里。


一百年前的经典理论在进化树最底端的生物身上完美重现。

你以为这就到顶了?并没有,好戏才刚刚开始。

科学家们脑洞一开,既然栉水母可以,海葵这种稍微晚一点的刺胞动物也行吗。

于是搞了跨界异种移植,把栉水母的组织者直接种到了海葵的胚胎里。


栉水母和海葵在进化树上可是差了足足六千万年以上。

海葵胚胎真的听懂了指令。海葵体内负责咽部发育的NvFoxA基因被强力激活,硬生生地生长出了额外的身体结构。

跨越漫长进化鸿沟的异种移植居然成功了。

这只能说明一件事,指令系统的底层密码在动物大爆发的最早期就已经写死了,几亿年来一直没有变过。

那这个机制到底是什么呢?

扒出了背后的两个核心信号通路,β-连环蛋白和TGFβ,说到底它们就是细胞之间互相交流的传感器。

如果用药物把这两个信号给屏蔽掉,栉水母胚胎的组织者就彻底废了,会长出畸形的胚胎。

研究人员直接提取了栉水母身上的两种TGFβ,也就是ML368915和ML102235。

他们把这俩分子的mRNA直接打进栉水母的受精卵里,结果一半以上的胚胎长出了分叉的咽部和多余的嘴巴。


离谱,把它们打进海葵的细胞里,也能让海葵开启多余的轴线发育,激活那一套专属的基因。

在几亿年前的海洋里,单细胞还只能靠着时间流逝在那里飘着,直到有一天,一群细胞聚在了一起,它们进化出了TGFβ这种极其高效的沟通工具,多细胞生物成了。


在无数个细胞中,终于有一小撮细胞站了出来。它们站在了胚孔唇的那个关键位置上,指挥周围细胞或者组织,你往左长成头,你往右长成背,你往中间挖个洞当消化道。

就是从那一刻起,生命单一的时间线被折叠成了三维空间结构。并一路狂飙,跨越亿万年直到创造出今天屏幕前的你和我。

我一直有这种感觉,有时候看看这些极其古老、微小到一根头发丝那么大的生物,再看看我们自己,会产生一种非常奇妙的连接感。

参考文献:Kremnyov, S., Lebedeva, T., Genikhovich, G.et al.A blastoporal organizer in a ctenophore.Nature(2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10643-z

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