潮声丨跟神舟上天的这条小虫，有着人类梦寐以求的再生能力

人们常说蟑螂是“打不死的小强”，但很多人并不知道，自然界有一种被称为“不死之身”的生物——涡虫，它拥有一个在科幻大片中才有的再生超能力：哪怕被大卸八块，砍掉尾巴、内脏甚至头部，也能再生成为完整的个体。这种再生能力堪称自然界的BUG。这不是魔术，不是特效，而是生物再生的现实剧本。

这么厉害，怎能不上天呢？前不久，神舟二十号载人飞船顺利升空，山东理工大学提供的涡虫作为科研对象，也被一起带上天，这是我国首次开展涡虫空间再生实验。此项研究将进一步认识再生基本机制，研究结果有助于解决人类空间损伤等健康问题。

长度不足1厘米、大小就像苹果籽的涡虫，再生超能力来自哪？在西湖大学生命科学学院，干细胞再殖和组织再生研究实验室负责人雷凯带着团队也正在努力破译它再生的秘密。前不久，他们在Nature Communications（《自然-通讯》）杂志上发表了一项研究成果——研究发现线粒体形态动态变化调控涡虫个体再生。

小小的涡虫身上，还有哪些神奇的地方吸引科学家的关注？通过研究涡虫，未来我们是否有可能将这种再生能力运用到人体中？近日，记者走进西湖大学，和涡虫来了一次“亲密接触”。

地中海圆头涡虫。图片由受访者提供。

一分为二？不，它切成1/279也能活

——实验室的“小宠物”，再生能力让人类望尘莫及

“带你去瞧瞧我们养的‘小宠物’。”初见雷凯，他热情地带着记者去看看涡虫。在一间十几平方米的实验室里，透明的培养皿里传来哗哗的水流声，密密麻麻蠕动着许多小黑点。

雷凯笑着说，涡虫的再生能力实在太强，2018年实验室刚建起来时，仅有几百条，如今粗算算已有几万条。

涡虫是扁形动物门涡虫纲动物的统称，家族成员有几百种，在地球上已经存活了5亿多年。雷凯团队养的是地中海圆头涡虫，喜欢生活在流动的池塘或泉水中，完全依赖湿润的体壁进行呼吸。

据央视新闻客户端报道，4月25日，随神舟二十号飞船上行的生物和生命类科学实验样品，在航天员协助下顺利转运至空间站，并陆续完成在轨安装，正常开展科学实验，目前已获取一批实验数据和图像视频。涡虫等实验对象状态良好。

这当然不是中国空间站第一次“养动物”，斑马鱼在那里过泳，果蝇绕着培养箱飞过圈，如今断头不死的涡虫也来打卡。在微重力与辐射交织的特殊环境下，地球生命体会呈现出怎样的奇妙变化？这正是空间生命科学研究的焦点。

“我们日常实验时，也会用伽马或X射线等辐射去干扰涡虫体内的成体干细胞，看看是否会产生影响，是否会干扰它的细胞增殖能力。”雷凯说，太空本身就是个特殊的辐射环境，涡虫空间再生实验的开展，或许能为涡虫领域的科研工作者带来新的启发。

奇妙的涡虫，其实早已吸引了一代又一代科学家对它的持续观察和探索。早在古希腊时期，亚里士多德就观察到了涡虫的这种再生能力。20世纪初，为了验证涡虫的生命力到底有多顽强，现代“遗传学之父”摩尔根还曾进行了一项实验，将一只涡虫随机切成大小不一的许多碎片，令人震惊的是，占初始涡虫1/279的一段碎片再生出了结构完整的个体。

雷凯第一次关于涡虫的实验，是在他上大学时。“我们去学校后山采集涡虫做学生实验，把它切成三段，一周后得到了三只涡虫。”这种有趣的生物，令雷凯印象深刻。2011年，在美国Stowers（斯托尔斯）医学研究所就读博士后时，雷凯决定钻研干细胞再殖和组织再生领域，自此开启了他和涡虫的漫长故事。

涡虫头部再生过程活体图像。图片由受访者提供。

“逆天改命”背后的秘密

——主导生命再生的“万能细胞”

显微镜下，涡虫还有点萌——长着双滴溜溜的斗鸡眼，身体的中下部位还有个“长鼻子”。

“这是进食的器官，每天就靠它把食物吸进去。”雷凯说，涡虫在实验室里其实很好养，吃的是牛肝酱，一小块牛肝就是实验室里所有涡虫的口粮，此外需要的只是合适的水质和温度。

而在另一个小培养皿里，已经被切成几段的涡虫身体，还在微微滑动。“它们正在进行再生，而它们体内丰富的成体多能干细胞，就是修复损伤器官和组织的关键。”雷凯给记者解释，涡虫是少数几种在胚胎发生后，仍能维持体内多能干细胞的生物之一。

这个多能干细胞群被誉为“万能细胞”，可以迅速响应并迁移至受损部位，不断分化成各种细胞类型，用于生长、再生和替换凋亡细胞。

雷凯团队做过一个实验，用低剂量γ射线照射杀死了涡虫体内大量的干细胞，但他们后来观察到，最少只需1个仍存活的成体多功能干细胞，涡虫就可以完成包括干细胞群在内的所有细胞类型的体内再生！这在果蝇、线虫、小鼠等动物以及放、化疗病人中是很难实现的。

然而，涡虫如何感知自己丢失了哪部分的组织并“逆天改命”？成体多能干细胞是如何受到调控并起始分化成不同细胞类型的？这是涡虫科研界的众多未解之谜之一，也是雷凯团队的课题。

他们已经向前迈进了一小步。“在再生过程中，细胞代谢活动和能量需求显著变化。线粒体作为细胞内的一种细胞器，就像是能量工厂和信号中枢，在发育、伤口愈合及干细胞命运决定中发挥着重要作用。”2019年，入职西湖大学后不久，雷凯与北京大学等团队合作，联手利用先进的线粒体成像技术和新型线粒体荧光探针，探索线粒体的活动如何参与涡虫再生的过程。

怎么做？“我们通过基因表达调控技术手段，敲降了涡虫的一种基因，破坏线粒体融合。”雷凯说，但是研究发现这并不会导致涡虫死亡，而是导致涡虫的再生能力显著受损，不能再生神经和肠道等复杂组织结构。而且，恢复线粒体的形态动态平衡后，再生缺陷得到有效挽救。

其后，通过对线粒体动态平衡调控的下游再生信号等进一步探索，研究团队发现，在涡虫再生过程中，线粒体动力学平衡是维持正常再生功能的关键。这一平衡不仅影响干细胞的多能性，还决定了细胞命运的选择和再生效率。

这一发现意味着什么？雷凯形容为“在庞大的迷宫里发现了一扇透着光的门，前路怎么走、能不能走通还要继续探索”，但该研究为利用涡虫体系研究损伤后再生，尤其是个体再生及干细胞命运决定中的线粒体和代谢调控机制奠定了基础。

这种新发现，当然只是漫长科研过程的“偶然”事件。雷凯在与这种“小宠物”的相处中，发现了乐趣。如果雷凯在显微镜下观察到涡虫的脸部凹陷，或者双眼失神了，他就知道涡虫是在说它生病了，这是他与它朝夕相处中的独特对话。

生活在培养皿中的涡虫。记者 沈烨婷 摄。

今天是涡虫，明天是谁？

——这场关于“再生”的实验和想象才刚开始

看到这里，是不是很多人和记者一样想问：有一天，人类是否可以像涡虫一样再生器官？人类的心脏、大脑或者其他器官，可不可以在培养皿里面造出一个新的呢？

“推动人类医学进步，是我们科研的终极目的。如何使受损和衰老组织再生出有功能的新组织，一直是人类临床医学面临的重大难题。其中一个主要障碍是我们缺乏对调节再生机制的彻底理解。”雷凯说，团队的初心是确定细胞再生的总体原理和分子因素，这或许对人类细胞克服老化、延缓衰老等具有重要意义。

涡虫大约70%的基因能在人类基因组中找到同源序列。与拥有“不死之身”的涡虫相比，人类只有肝脏等少数器官具有非常有限的修复能力，且这种能力可能还会随着年龄的增长而削弱。雷凯补充道，“以人的肝脏来说，把部分的坏死组织切除后，剩余的肝脏细胞组织可以通过细胞分裂，修复受损的组织，这是极为特别的自愈能力。”

科研工作者希望借助研究涡虫，了解其调控的奥秘，为人类再生医学提供新的思路。“比如，在体外培养出类似骨骼、脏腑等‘类器官’，作为医疗或者实验的重要材料。”雷凯说，我们希望能诱导成既有神经单元，又有骨骼肌单元的一个神经肌肉“类器官”，或许对治疗肌无力的渐冻症患者有极大帮助。

雷凯团队还在同步进行无脊椎动物和脊椎动物等不同动物物种的支持再生的分子机制。“涡虫的研究也为小鼠再生的同步研究提供信息，我们可以比较无脊椎动物和脊椎动物再生机制的异同。”雷凯说。

而且涡虫除了再生超能力，还给科研工作者带来不同的惊喜。在饥饿状态下，涡虫会通过缩小体积来维持自身稳态；而当它“吃撑”了，还会自行分裂成多个个体。

雷凯实验室成员正在为涡虫换水。记者 沈烨婷 摄。

目前，涡虫再生还是一个冷门的基础研究，尤其是产出的成果短时间内无法和转化挂上钩，从实验室到临床应用有非常长的一段路要走。对此，雷凯说自己甘愿做“冷板凳”，毕竟人们现在所拥有的一切医学技术，都是长期探索的结果。九尺高台都要起于垒土，何况是攀科学高峰。

而西湖大学和浙江，也给雷凯等人吃了颗“安心丸”，无论从政策、项目审批以及资金支持上，都在努力为愿意长期致力于攻关医学难题的科研团队营造更为宽松的环境。

去年八月，浙江省科学技术厅发布《关于进一步加强和改进科研作风学风建设工作的通知》，其中提出，鼓励全省科技工作者不盲目追逐热点，不随意变换研究方向，专注于自己的科研事业，甘坐“冷板凳”、勇闯“无人区”。

等一朵花开，需要很多的耐心和微笑，但收获是水到渠成的。近年来，浙江在生命科学领域不断有创新突破，有在血液病治疗中“追赶”全球前沿的CAR-T细胞疗法，也有给残障人士带来曙光的视觉脑机接口研究，还有敲开逆转细胞衰老“时光之门”的医学新进展……

14年，对很多人来说是一个漫长的时间，但对雷凯来说，这才仅是他投身研究涡虫等组织再生领域的前奏。涡虫断裂后再生，还保留从前的记忆吗？重新长出来的头，还是原来的那个头吗？它又如何实现原比例重构身体？还有非常多的未解之谜，等着他们去破译。

而或许某一天，人类能借鉴自然界的再生智慧，实现器官再造与抗衰老的终极目标，这一切，可能就从这些不足1厘米的小虫开始。