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北京时间 2025 年 4 月 24 日，神舟二十号载人飞船成功发射。随航天员一同进入太空实验室的，还有一批神秘的“乘客”，其中之一就是拥有超级再生能力的涡虫（Planarians）。
图源：央视新闻
自 18 世纪科学家发现“被切成两段的涡虫能长成两只”后，这种软趴趴的小生物就成了恐怖片导演的噩梦素材——毕竟谁能接受一个杀不死的反派？
图源：diark.org
在科幻作品里，它们常被塑造成“宇宙级再生怪物”，仿佛下一秒就要吞噬整个星球。今天我们就来扒一扒这个"刀下不死"的再生王者。
认识涡虫：地球上的“再生大师”
虽然名字带“虫”，涡虫和我们常见的昆虫关系较远。它属于无脊椎动物，和臭名昭著的吸虫和绦虫亲缘关系近，同属于扁形动物门（Platyhelminthes），统称扁虫。
从左至右：涡虫、吸虫、绦虫 图源：iStock
不过别紧张，绝大多数涡虫都是吃腐肉或小型生物的“老实虫”，不像那些“坏亲戚”一样搞人体寄生。
涡虫是动物界的“古早代表”之一，最早的涡虫化石可以追溯到 5.2 亿年前——比恐龙还早了整整 4 亿年！
作为最早出现的三胚层动物（在身体的外层和内层细胞之间，多出了一层“中胚层”），它的身体结构还挺讲究的：
·身体两侧对称，有明确的头尾方向，背中央通常扁平；
· 头部有两个眼点，虽然看不清东西，但能感光；
· 有负责“嗅觉和味觉”的耳突；
· 腹面长满纤毛，靠纤毛波浪式蠕行，通过纤毛窝感受化学刺激；
· 有口无肛。口长在身体中部稍后处的腹中央，连着咽囊，囊里有个肌肉质的“咽管”，其前端是一个喇叭状的口，可以将猎物生吞活咽；
涡虫形态模式图图源：Ronald Sluys & Marta Riutort, in Rink, 2018
· 没有特殊的呼吸和循环器官，依靠体表扩散作用进行气体交换，借网状的实质组织增加表面积，由其中的液体运送和扩散新陈代谢的产物；
· 雌雄同体、异体受精，具有形态多样的生殖系统。如雄性交配器官的硬化部分，会形成不同形状和复杂程度的管状结构。
三角涡虫Dugesia gonocephala生殖系统3D重建 图源：Ronald Sluys & Marta Riutort, in Rink, 2018
能够交配并实现体内受精，是动物由水生到陆生的一个重要条件。
涡虫广泛分布于世界各地的陆地、海洋和淡水中，包括洞穴环境。水生涡虫对环境的要求较高，大多生活在洁净富氧的淡水或海水中，以蠕虫、小型甲壳动物和昆虫为食；在山区潮湿的林地上，偶尔会发现蠕行的陆生涡虫。点击下方查看图片
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溪石上的三角涡虫Dugesia sp.谭江丽 摄于秦岭
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某陆生涡虫谭江丽 摄于南岭
关于涡虫的最早系统记载，可以追溯到我国唐朝。唐朝学者段成式在《酉阳杂俎》中提到了一种叫“度古”的生物，俗称“土蛊”，被认为是今天所说的笄蛭涡虫（Bipalium sp.）。点击下方查看图片
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笈蛭涡虫Bipalium sp.
谭江丽 摄于秦岭
截至目前，全球已知的涡虫种类约有 5800 种。在我国，报道了 2 个亚门、7 个目、26 个科、44 个属，共计 131 种/亚种。
图源：见水印
涡虫的再生能力能有多强？
涡虫是目前世界上再生能力最强的生物之一。多年来，科学家们一直在研究它几乎无敌的再生本领。
早在 19 世纪，约翰·达利尔（John Graham Dalyell）通过各种切割实验，发现涡虫确实是“刀锋下永生的生物”。不管研究者怎么切割它们的身体或是器官，被切碎的每个部分都能够重新再生出一个新的身体。形象地说，就是将涡虫千刀万剐，只需要 10 天，它的身体碎片就能再生出完整的个体。
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涡虫被切成多段后再生｜图源：Bio Science
2 周内完成再生｜图源：extremetech
到了 20 世纪，遗传学家摩尔根（Thomas Hunt Morgan）进一步发现：涡虫再生时，有的组织是在伤口处新长出来的，有些却是由体内原有的部分转化而来。
最令人惊讶的是：2013 年，詹姆斯·麦康奈尔（James Vernon McConnell）在涡虫切块实验中发现，被切头的涡虫长出新头后，竟然还记得迷宫的路线。再生时能保留记忆！
再生的秘密：
涡虫是一台行走的"干细胞工厂"↓↓↓↓
1962 年，科学家用 X 射线消除了涡虫的干细胞，结果发现涡虫因此丧失了再生能力。而移植单个的成体干细胞，就能挽救涡虫的再生能力。也就是说，干细胞才是涡虫强大再生能力的主要细胞来源。
这种干细胞遍布涡虫的整个身体，占据了它 25%~30% 的细胞数量，能够在涡虫体内迁移、增殖和分化。因此只要任何一个身体部分内拥有这个特殊的干细胞，就能拥有再生的能力。
那么，涡虫干细胞有什么特点呢？
01. 多样性
干细胞被移植到涡虫体内，可以进一步分化成为多种谱系的组织细胞。它们在形态上非常接近于胚胎干细胞，具有很高的核质比。
02. 组织缺失反应
当组织受损时，干细胞会大量增殖，并快速移动到伤口附近，然后分化成需要的组织细胞。
03. 异质性
看似相同的干细胞，其实“性格”各不相同。如：有的更容易变成血液细胞，有的更擅长修复，还有的生长速度特别快。
问题来了：干细胞在再生过程中，怎么知道自己该变成什么类型的细胞？
答案是——涡虫的“基因 GPS”。
在涡虫体内，存在一些区域性表达的位置控制基因：有些在头部高表达，有些在躯干高表达，还有些则是在尾部高表达。目前的研究结果表明，这些基因通常是在涡虫的肌肉细胞中表达。
一旦身体受伤，这些基因会在数小时内启动，通过信号指令告诉干细胞：“你现在在头部，快变成眼睛！”或“你在尾巴，得长出尾巴来！”它们就像一个 GPS 基因导航系统，告诉干细胞，你现在在哪里，应该变成什么样的细胞。
为什么带涡虫上太空？
它有什么任务？
选择涡虫上太空，是因为它符合太空实验的“三好学生”标准。
01. 极端环境生存专家
耐饿（可绝食 1 年不死）
抗辐射（比人类强 100 倍）
微重力下仍保持活跃
02. 再生时间短
从受伤到完全再生仅需 10 天（小鼠需数月，人类需数年），完美匹配空间站短期任务周期。
03. 人类健康“替身”
科学家发现了涡虫的抗衰老密码，某些种类（如 Schmidtea mediterranea）端粒酶活性极高，几乎不衰老。基因序列比对显示，涡虫 70% 基因与人类同源，关键干细胞调控通路（如 PI3K/AKT）与哺乳动物高度相似。
本次是涡虫首次随中国空间站开展实验，科学家希望借此探究太空环境对其再生与行为的影响，拓展抗衰研究新思路。
下一次当你看到溪石上扭动的涡虫时，别忘了这个 5.2 亿岁的古老生命，正在太空为人类探索再生医学的终极答案。或许有一天，宇航员在火星受伤时，激活的会是来自涡虫的“不死基因”。
参考文献
[1]刘凌云,郑光美. 2009. 普通动物学. 北京：高等教育出版社
[2]黄小娟,等. 2024. 中国涡虫的分类概况及分科检索表. 四川动物， 43 (4): 470-480.
[3]Rink, J.C. 2018. Planarian regeneration: methods and protocols. New York：Humana Press
[4]西北大学省级线上课程《秦岭生物趣谈》https://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000127399
策划制作
来源丨上海自然博物馆（ID：snhm01）
作者丨黄小娟 西北大学 生态学 博士研究生；周通 西北大学 生物学 博士研究生
审核丨谭江丽 西北大学 博士生导师、教授；余源 西北大学 副教授；李宁 河南师范大学 讲师
责编丨王梦如
审校丨徐来、林林 | 
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发表于 2025-5-18 21:30
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