完全打碎還能重生的動物，地球上只有它

 

天然海綿製造的海綿。圖片來源：pixabay

 

在現實中，有什麼生物可以在被打碎成單獨的細胞後還能重生呢？

 

實際上是有的，而且世界上只有一種，那就是海綿（Porifera），刷碗的那種。

 

在人造海綿出現前，野生海綿的確是拿來刷碗的，而且它們具有破體重生的能力。

 

如果你把海綿弄碎打散，海綿細胞會聚集成團，重新組成海綿。海綿的這種能力被稱為重聚集（reaggregate）。

 

大家可以來看一下北愛爾蘭阿爾斯特大學的研究者用淡水海綿做的演示。

 

 

海綿先被切碎，然後攪散。

 

放入培養皿之後，海綿細胞就又聚合在了一起。

 

我們來看看顯微鏡下海綿細胞發生了什麼。

 

 

在聚集的初期，所有的細胞都是球狀的。接著表面的海綿細胞就變成T形的，而中心的海綿細胞則轉變成了阿米巴蟲的形態。

 

海綿的這種能力最早是在 1907 年由北卡羅來納大學教堂山分校的生物學家 H. V. Wilson 記錄下的。

 

Wilson 發現，在環境惡化、大片海綿死亡的時候，海綿某些部位的細胞會聚集成團。如果把這些細胞團移植到合適的地方，它們就會重新發育成海綿。這塊細胞團即使被打散，也能恢復原狀。

 

Wilson 還發現，如果不同種類的散裝海綿細胞被混合在一起，它們會根據物种先各自分開，然後再聚合。

 

後來對海綿的研究發現，海綿聚集起來靠的是一種叫做聚集因子（aggregation factor）的化學信號。聚集因子也是海綿分辨自我和他者的重要依據。

 

海綿這麼強，乃是因為它們在許多意義上都是獨一無二的動物。

 

海綿是地球上最古老的多細胞動物，它們在地球上存在了 7.4 億年了。2016 年，麻省理工學院的研究者發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究發現，有 6.4 億歷史的岩石含有的一種分子 24-IPC 是海綿分泌的。也就是説，海綿的出現時間比寒武紀大爆發還早 1 億年。

 

大家可以看看，海綿 Vaceletia n.sp. 在近 6500 萬年裏幾乎沒有什麼變化，把自己活成了化石。

 

不過，説它們是“動”物其實有些名不副實：海綿成年後動不了。大部分海綿會分泌二氧化硅或碳酸鈣組成骨骼，幫助它們粘附在海底。因為動不了，海綿主要靠過濾水中的有機物生活，是濾食性的。另有超過 170 種海綿，如枝根海綿（Cladorhizidae）是肉食性的，能夠引誘捕捉小動物。

 

海綿的古老從它們的身體構造就可以看出來：成年海綿的身體非常簡單，它們缺乏和人類類似的真正的“組織”或“器官”，沒有消化道、神經或肌肉。它們的身體是一根硬質直腸的樣子，有一個進水口和一個出水口，水通過這個管道後其中的有機物就被過濾走了。

 

雖然沒有器官，但是海綿體內卻有承擔類似功能的細胞。

 

在動物屆，海綿有一種獨一無二的細胞——領細胞(choanocytes)。領細胞是有鞭毛的，就像一些細菌一樣。

 

利用鞭毛，領細胞可以攪動海水形成水流，從而過濾併吞食水中的顆粒。也就是説，領細胞的功能類似于海綿的手和嘴巴。依靠領細胞，1 立方釐米的海綿可以過濾每天可以過濾 20 升水。

 

海綿的細胞不僅能執行器官的任務，還具有一種超能力：所有海綿細胞都可以在一定條件下轉換角色，這在動物界也是獨一無二的。生物學家把這種超能力叫做全能分化性（totipotency）。借助這種類似于幹細胞的超能力，海綿才能在碎屍萬段後復原。

 

此外，它們體內的細胞還可以在身體內遊走。一些海綿利用這種能力修復受傷的部位，還有一些海綿利用遊走的細胞在海底緩慢爬行。

 

除了全能分化，海綿的另一個超能力就是它們的制藥能力。

 

對於許多生物來説，海綿毒性超強。這也很容易理解，由於無法動彈，海綿必須要有一套化學武器來防禦掠食者並進行溝通。

 

一些海綿會釋放毒素“溶”掉搶佔地盤的珊瑚的碳酸鈣。一些海綿還可以殺死珊瑚蟲。比如，紐扣珊瑚的珊瑚蟲會寄生在海綿 Trikentrion flabelliformis 上。為了對抗珊瑚蟲，這種海綿會生成毒素 trikentrins。後來研究者們發現，這種毒素不僅可以殺死珊瑚蟲，還具有抗生素的性質，能夠殺死革蘭氏陽性菌（如枯草桿菌）。

 

但是對於人類來説，海綿製造的不少分子能治療人類的疾病，因此具有很高的醫藥價值。比如，圓皮海綿內酯（discodermolide）就是一種抗腫瘤分子，貪婪倔海綿（Dysidea avara）中分離的分子 avarol 可以治療牛皮癬。

 

既然海綿粉身碎骨後還能復原，還具有很高的藥用價值，那它們應該很適合拿來制藥吧。

 

實際上目前商業化的只有少數海綿分子，最大的困難在於海綿供應不足。

 

確實，在古代，地中海地區就有人工養殖海綿，然後製成刷碗刷背的海綿的歷史。海綿養殖業和漁業也曾是非常興旺的産業，1913-1938 年間，每年捕撈的海綿都超過 180 噸。

 

因為海綿的復原能力，養殖時只需要掰一塊就可以在別的地方“種”起來了，技術含量不高。

 

養大的海綿收割後處理一下，就可以拿到市場上賣了。

 

不過，在實驗室和藥廠培養具有藥用價值的海綿就是另一回事了。

 

首先，海綿雖然復原能力強，但是生長緩慢。而且一些來自海綿的生物活性物質含量很低，要提純的話就必須要大規模密集養殖海綿。

 

其次，大多數海綿和微生物共生，缺乏某些微生物，它們無法製造人類所需的分子。但是在密集養殖的情況下，使用抗生素和藥物幾乎是必然，這些藥物影響的不僅僅是海綿，還可能會殺死共生微生物。這也是海綿規模化養殖的一大難點。

 

最後，海綿雖然能重生，但散夥的海綿細胞不能進行 DNA 複製，只有在重新聚合後才行。所以，要像在大罐子裏發酵菌液那樣養散裝海綿寶寶，目前看也是不可能的。

 

總之，保溫杯泡養生海綿，暫時還不能加入肯德基豪華套餐。