加利福尼亞理工學院(CALTECH)的研究人員發現了水母如何再生新組織以修復其身體損害的過程。
加州理工學院的科學家Lea Goentoro,Michael Abrams和Ty Basinger調查了月亮水母(Aurelia Aurita)應對類似於受傷的九頭蛇的傷害。由於其解剖結構的簡單性,他們專注於海洋生物的埃菲拉(Ephyra)或少年。
在其發育階段,月亮水母具有圓盤狀的身體,周圍環繞著八個對稱的附屬物,使其明確顯示任何組織的再生。
研究人員對麻醉的Ephyra進行了截肢,以模擬可能是由野外捕食者造成的傷害。他們生產的水母具有不同數量的四肢,而不是通常的八個觸手。
截肢後,將動物返回其人造海水棲息地,並觀察到潛在的組織反應。
正如預期的那樣,月球水母上的傷害在幾個小時內癒合了,但是與最初的想法不同,這些生物沒有再生新的組織來代替缺失的手臂。埃菲拉(Ephyra)改組了其剩餘的手臂對稱,並在受傷後的頭兩天內將它們均勻地安排在磁盤狀的身體上。
水母會啟動這種重新對稱性化,而不管它們仍然有多少附屬物。在其他三種Ephyra水母中也可以看到這一點。
“這是自我修復的另一種策略,” Goentoro說。
“有些動物只是治癒了傷口,其他動物會再生損失的東西,但是月亮果凍ephyrae不會再生其四肢失去的。
專家認為,對於月亮水母等生物來說,保持對稱性而不是肢體再生很重要。
水母的身體結構具有一種稱為徑向對稱性的佈置,其中該動物具有獨特的頂部和底部部分,但是它沒有可區分的右側和左側,這是雙側對稱性中存在的特質。
艾布拉姆斯(Abrams)解釋說,這種徑向形式的對稱形式使水母可以在水中飲食和移動。
艾布拉姆斯說,水母通過拍打手臂來實現水中的運動。它們的附屬物被厚實的物質覆蓋,使生物可以連續划槳。為了保持其在水中運動的流動性,水母在手臂之間不能有很大的縫隙。
當研究人員觀察到的Ephyra水母總數的15%沒有對稱時,還觀察到對稱性的重要性。這些動物無法到達其成年階段,稱為美杜莎。
研究結果還表明,要使水母修復其體內損害,它們沒有產生新的細胞來代替死者。取而代之的是,生物的肌肉收縮以觸發對稱性。
艾布拉姆斯說:“對稱是由肌肉收縮和粘彈性水母物質產生的機械力的組合。” “收縮週期和水母組織的粘彈性反應導致身體的重組。”
除了更好地了解自我修復在動物中的工作方式外,研究人員還認為他們的發現可以幫助工程師開發能夠通過重新獲得其功能幾何形狀來修復自身的生物材料。
加利福尼亞理工研究所研究是出版在日記中國家科學院論文集。