吃撑了就能克隆自己：科学家发现了一种微小扁形虫的超能力

给一只微小的扁形虫提供充足的食物，它独居的身体就会迅速变长，新的头部一个接一个地出现。

几天之内，一条虫就会变成由四五个相连的克隆体组成的链条，暂时连在一起。

然而，这种转变并不是由新的基因突变引起的。它发生在扁形虫正常的生殖周期发生重叠时。

本质上，这只扁形虫在食物狂欢中“操之过急”，在上一个克隆体脱落之前，就开始长出下一个克隆体。

波兰华沙大学的科学家发现，丰富的食物可以在四种微小的 Stenostomum 属扁形虫中触发这种惊人的转变，它们主要生活在淡水中。

这项研究以 bioRxiv 预印本形式提供，尚未经过同行评审。

扁形虫是身体柔软、没有脊椎的动物，它们常常不通过交配繁殖，产生的后代在基因上与自身完全相同。

通常情况下，扁形虫会在自己现有的身体内长出一个新的头部和相应的身体部分。一旦新的部分完成发育，它通常会分离并独立生活。

这种无性生殖方式被称为 paratomy。在 Stenostomum 中，它涉及一系列基因活动，导致快速生长和急需的身体轴线组织。

扁形虫还以非凡的发育灵活性而闻名。在实验室中，某些物种可以在不改变 DNA 的情况下被诱导重新长出形状类似其他物种的头部，或者自然地在身体两端各长出一个头。

在新的实验中，丰富的食物改变了繁殖的时机。这些扁形虫生长得如此之快，以至于在上一个生殖周期完成之前，另一个生殖周期就开始了。

因此，几个正在发育的克隆体部分保持相连，形成一条具有多个头部的暂时性链条。

“我们从一开始就怀疑食物可能是触发链条形成的原因，”华沙大学动物学家 Ludwik Gąsiorowski 表示。“不过，我个人原本以为更可能是食物质量（即猎物种类）而不是食物数量触发这一过程。”

该团队最初向六种 Stenostomum 属扁形虫提供了七种微型猎物。

当喂食一种含有绿藻的单细胞淡水生物时，有四种扁形虫能够持续生长和繁殖。

研究人员随后改变了这种猎物的数量，结果随着食物增多，链条形成显著增加。

“最让我惊讶的是这种效应竟然如此可靠且可重复，”Gąsiorowski 说。

“如果我们想获得成链的扁形虫，只需将它们放入已知高浓度的特定猎物中三天，我们就总能看到链条。”

当这些扁形虫吞下绿色猎物细胞时，它们的消化系统变成鲜绿色，身体迅速变长。

“大约两天内，第一个新头部就变得可见，”Gąsiorowski 解释道。

最初，正在发育的头部表现为虫体中部两个透明的斑点，因为正在形成的大脑将颜色较深的肠道组织向内推挤。

随后，更多的头部开始沿着变长的身体出现，你可以在下面的图片中看到。

喂食开始大约四天后，最长的链条包含四到五个个员，以尾对头的方式相连。

这些链条并不是永久的。一旦最老的正在发育的头部完成发育，扁形虫就会分离成较短的链条或独立个体。如果食物仍然充足，它们会继续生长、形成链条并再次分裂。

额外的食物加速了扁形虫的纵向生长，但一个新头仍然需要大约四天才能形成——因此扁形虫在完成第一个周期之前，就长得足够大，足以开始另一个生殖周期。

研究人员将这些链状结构称为“副群体”，因为它们类似于形成克隆群体的动物，但最终会散开。

该团队还测试了保持链条状态是否给扁形虫带来任何即时优势。他们没有发现证据表明相连的部分会分担消化工作。

然而，在实验中，一种 Stenostomum 属扁形虫的链条被掠食者选中的可能性低于独居个体，但在另一个物种中并非如此。

这不一定是因为 Stenostomum 链条拥有更强的脑力，能以某种方式智胜掠食者。

Gąsiorowski 指出，即使存在某种优势，也可能源于体型增大（因此有更多纤毛推动扁形虫在水中移动），而不是因为有多个相连的头部。

“我们对这些微型无脊椎动物的生态仍然知之甚少——我们甚至不知道它们在自然环境中的主要掠食者是什么，这限制了我们检验某些生态机制的能力，”他说。

“即使这些扁形虫因为能够增大体型而受到选择，链条的形成仍然只是发育过程中的一个偶然副产品。”

虽然对 Stenostomum 来说这只是一个暂时阶段，但已知一些近缘扁形虫会形成永久性链条，这表明它们可能认为这种形态有用。

例如，Catenula lemnae 可以产生包含 15 个以上相连节段的链条，而另一种近缘扁形虫物种则被观察到有多达 50 个节段。

但 Gąsiorowski 的团队一直无法在实验室中养活 C. lemnae，所以他们不知道 C. lemnae 的生殖策略是否是 Stenostomum 食物诱导链条的一个更成熟版本。

“我们无法直接检验无性生殖和链条形成之间的交替是否遵循与 Stenostomum 相似的逻辑，”Gąsiorowski 说，不过考虑到它们关系非常近，“Catenula 中的链条可能是从类似于我们在 Stenostomum 中观察到的条件演化而来的，这似乎是有道理的。”

如果我们对这些扁形虫所栖息的 watery world 知之甚少，那么目前这些仍是值得思考的有趣问题。

该研究可在 bioRxiv 预印本服务器上获取。

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