熟悉漫威電影的可能都知道死侍這個(gè)人物，劇中他因為得了癌癥而參與了“X武器”計劃，治好了疾病并且獲得了超強的自愈能力。由于被滅霸詛咒，成為了永遠的不死之身，自愈能力堪稱(chēng)漫威第一強！
科幻電影畢竟是虛構的，讓我們回到現實(shí)生活中，說(shuō)到再生，雖然說(shuō)所有的動(dòng)物都能治愈傷口，但是有些動(dòng)物也有驚人的本領(lǐng)：比如說(shuō)把蠑螈的腿切下來(lái)，它會(huì )重新長(cháng)出來(lái)；當受到威脅時(shí)，一些壁虎會(huì )自斷尾巴分散注意力，然后重新長(cháng)出尾巴；其他的動(dòng)物甚至更厲害，渦蟲(chóng)、水母和海葵實(shí)際上可以在被切成兩半后再生整個(gè)身體。
這些動(dòng)物是如何完成這一再生 “壯舉”的？這吸引了麻省理工學(xué)院的進(jìn)化生物學(xué)助理教授Mansi Srivastava的注意力。于是她帶領(lǐng)一組研究人員進(jìn)行了研究，并發(fā)現了似乎有控制著(zhù)全身再生基因能力的DNA開(kāi)關(guān)。研究結果以“Acoel genome reveals the regulatory landscape of whole-body regeneration”為題于3月15日發(fā)表在《Science》雜志上。
控制再生的“基因開(kāi)關(guān)”
Srivastava和在她實(shí)驗室工作的博士后Andrew Gehrke采用了三條帶的黑豹蠕蟲(chóng)（three-banded panther worms ）來(lái)測試這一過(guò)程，發(fā)現有一部分非編碼DNA可以調控一種名為早期生長(cháng)反應(early growth response，簡(jiǎn)稱(chēng)EGR)的“主控基因”的激活。一旦激活，EGR通過(guò)開(kāi)啟或關(guān)閉其他基因來(lái)調控許多生理過(guò)程。
“我們發(fā)現，這個(gè)主控基因開(kāi)始起作用，并且激活了在再生過(guò)程中開(kāi)啟的基因。”Gehrke說(shuō)， “基本上是，非編碼區域告訴編碼區域打開(kāi)或關(guān)閉，所以可以把它們視為‘開(kāi)關(guān)’。要使這一過(guò)程發(fā)揮作用，蠕蟲(chóng)細胞中通常被緊密折疊和壓縮的DNA必須發(fā)生變化，使新的區域可以被激活。”
“基因組中很多緊密結合的部分實(shí)際上變得更加開(kāi)放，因為其中有調控開(kāi)關(guān)，必須打開(kāi)或關(guān)閉基因。因此，這篇論文的一個(gè)重大發(fā)現是，基因組是非常動(dòng)態(tài)的。在再生過(guò)程中，隨著(zhù)不同部分的開(kāi)啟和關(guān)閉，基因組確實(shí)會(huì )發(fā)生變化。”Gehrke如是說(shuō)道。
但在Gehrke和Srivastava能夠理解蠕蟲(chóng)基因組的動(dòng)態(tài)特性之前，他們必須先將其序列組裝起來(lái)——這本身并非易事。
Srivastava表示，“這是本文的重要組成部分，我們正在公布這個(gè)物種的基因組，這很重要，因為這是第一個(gè)來(lái)自這個(gè)物種的基因組。”此外，值得注意的是，這三條帶狀的黑豹蠕蟲(chóng)代表了研究再生的一種新的模式系統。
之前對其他物種的研究幫助我們了解了許多關(guān)于再生的知識。但之所以研究這些新蠕蟲(chóng)，其中一個(gè)原因是它們處于非常重要的系統發(fā)育位置，所以它們與其他動(dòng)物的關(guān)系能夠幫助我們對進(jìn)化做出陳述。Srivastava詳細解釋道，另一個(gè)原因是它們是非常棒的實(shí)驗‘小白鼠’，幾年前我在百慕大做博士后的時(shí)候，就在實(shí)地收集了它們。自從我們把它們帶進(jìn)實(shí)驗室以來(lái)，它們比其他一些系統更能適應各種工具。
最終，Gehrke確定了多達18000個(gè)發(fā)生變化的區域。研究結果表明，EGR就像一個(gè)用于再生的電源開(kāi)關(guān)，一旦開(kāi)啟，其他過(guò)程就會(huì )發(fā)生，但沒(méi)有它，什么也不會(huì )發(fā)生。
同時(shí)，他們也找到了能夠降低這種基因活性的方法——如果沒(méi)有表皮生長(cháng)因子受體，動(dòng)物就是不能再生，所有這些下游基因都不會(huì )被激活，所以其他的開(kāi)關(guān)也不會(huì )工作。而且，主控基因EGR以及下游被開(kāi)啟和關(guān)閉的其他基因，存在于其他物種中，包括人類(lèi)。
為什么人類(lèi)不能再生？
Srivastava說(shuō)，“我們把蠕蟲(chóng)的這種基因稱(chēng)為EGR的原因是，當觀(guān)察它的序列時(shí)，你會(huì )發(fā)現它與已經(jīng)在人類(lèi)和其他動(dòng)物身上研究過(guò)的一種基因很相似。如果你把人類(lèi)細胞放在一個(gè)培養皿中，給它們施加壓力，無(wú)論是機械的還是毒素，它們都會(huì )立刻表達EGR。
“但問(wèn)題是，如果人類(lèi)能夠開(kāi)啟EGR，而且當我們的細胞受損時(shí)也能開(kāi)啟它，那么為什么我們不能再生?” Srivastava思考著(zhù)，“答案可能是，如果EGR是電源開(kāi)關(guān)，人體的線(xiàn)路是不同的。”
EGR在人類(lèi)細胞中的作用可能與它在三條狀黑豹蠕蟲(chóng)中的作用不同。于是，研究人員想進(jìn)一步弄明白這種連線(xiàn)的方法，然后把它們應用到其他動(dòng)物身上，包括脊椎動(dòng)物（它們只能進(jìn)行有限的再生）。他們希望進(jìn)一步研究再生過(guò)程中激活的基因開(kāi)關(guān)是否與發(fā)育過(guò)程中使用的基因開(kāi)關(guān)相同，并繼續努力更好地理解基因組的動(dòng)態(tài)特性。
這項研究不僅強調了理解基因組的價(jià)值，而且強調了理解所有基因組的價(jià)值——包括非編碼部分和編碼部分。只有大約2%的基因組能制造蛋白質(zhì)之類(lèi)的東西。在整個(gè)身體再生過(guò)程中，98%的基因組在做什么?”長(cháng)期以來(lái)，人們已經(jīng)知道許多導致疾病的DNA變化位于非編碼區域，但對于像全身再生這樣的過(guò)程，它卻被低估了。
“我認為我們只是觸及了表面，” Gehrke說(shuō)道，“但還有另一個(gè)方面大規模基因組是如何相互作用的，不僅是如何打開(kāi)和關(guān)閉，所有這些對于打開(kāi)和關(guān)閉基因很重要，所以我認為有多層次的監管。”而他們一致認為，這個(gè)答案中可能不會(huì )來(lái)自于某些基因是否存在，而是來(lái)自于它們是如何連接在一起的，而且只能來(lái)自基因組的非編碼部分。
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