崔媛媛

在廣袤的海洋中，我們常?？梢钥吹斤h散著成千上萬個“圓盤”狀的生物。這些白色、紫色或淡粉色的生物，緩慢地在水中像跳躍一般地游動，它們傘型（或是鐘型）的身體有著特殊的肌肉，運動時先大力擴張將水吸入身體，然后再迅速收縮身體將水推出體外，身體便向反方向推進。多條細長的絲狀觸手拖在身體后，就像眼睫毛一般，隨著“眨眼”而躍動，張開、閉合、再張開……給人的感覺就好像海底深處的幽靈。這種神奇的有點像果凍一般的生物就是水母。

在海洋中自由游動的水母，它的水母型在英文中被叫作“Medusa（美杜莎）”，與古希臘神話中的女妖美杜莎同名。就像神話故事中的美杜莎一樣，水母也有著令人窒息的美麗。長期以來，人們對水母充斥著各種誤解：我們可能知道它們?nèi)鄙偕窠?jīng)系統(tǒng)密集的“大腦”，卻不一定了解它們也能以各種復(fù)雜的方式看到和感知這個世界，并做出應(yīng)有的反應(yīng)；我們可能知道它們的身體結(jié)構(gòu)非常簡單，但卻未必了解它們所用的游泳技巧其實是動物王國中最節(jié)省體力的一種；我們或許熟悉它們在海洋中靜靜游動的曼妙姿態(tài)，卻未必知道它們身體的漂亮傘型結(jié)構(gòu)或是鐘型結(jié)構(gòu)只是其生命歷程中的一種形態(tài)而已。

水母們有時會成群結(jié)隊地靠近海岸，有時又會漫游在海洋的最深處。直到現(xiàn)在，科學(xué)家們都無法成功地預(yù)測出它們會在什么時候在哪里出現(xiàn)。水母之所以備受海洋學(xué)家的關(guān)注，一方面是因為它們?nèi)绻肢F一般難以捉摸，有些水母可以無聲無息地接近人類，并用觸手上有毒的刺細胞給人致命的一擊；另一方面也是更重要的，水母是全球生態(tài)的指示性物種，水母的大量出現(xiàn)，往往意味著海洋水溫開始變暖，并可能帶來生態(tài)系統(tǒng)的衰退。但同時，水母又真如海洋女神一般漂游在大海中，擁有那奪人心魄般的美麗，讓人不由地屏息凝視。也許正是這種存在于“怪獸”和“女神”之間的魅力，讓水母在人們心中留下了深刻的印象。

返老還童？

那些成熟的、能自由自在地在海洋中漂游的水母，生物學(xué)家將其稱為“水母型”，而水母在“水母型”的前一個階段叫作“水螅型”。處于“水螅型”階段的水母就像一個個小豎管，棲身在形形色色的海底巖石下方。

1988年，一名海洋生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生在意大利西北海岸的淺水域發(fā)現(xiàn)了一個小小的、直徑只有4～5毫米的鐘形燈塔水母。在淺水中，它透明的身體并不耀眼，唯有一些細小的觸手和略帶紅色、如燈塔形狀的性腺比較醒目（人們往往會把位于水母身體中央的性腺當成它們的大腦）。這位學(xué)生把燈塔水母放在裝有海水的容器中，原本是想將它放進冰箱冷凍做成標本，但忙著回家過周末的他忘記了放進冰箱。等到周一回來后，他發(fā)現(xiàn)容器中的水母竟然離奇消失了！

其實，這個水母并沒有消失，它只是變成了不同的形態(tài)，即從“水母型”又變回了“水螅型”。

這位海洋生物專業(yè)的學(xué)生大惑不解。一般來說，水母正常的生命周期是按照以下順序進行的：首先，受精卵長成一個體表遍布纖毛、顯得毛茸茸的幼蟲，其學(xué)名叫作“浮浪幼蟲”；之后，幼蟲會蛻變成“水螅型”；再后，“水螅型”生長為成熟的、在大海中游動的“水母型”；最終，“水母型”會產(chǎn)生卵子或精子，然后死亡。但顯然，兩天的時間不夠這個水母在容器中完成整個生命周期中的三個階段——產(chǎn)卵，再經(jīng)過幼蟲期變成水螅型。因為正常情況下，這個過程需要花費數(shù)周的時間。因此，這只水母想要在兩天內(nèi)從水母型變?yōu)樗Ｐ?，只有一個可能，它必須像某些神話故事中的主人公一樣返老還童，逆轉(zhuǎn)時光，將生命周期倒轉(zhuǎn)過來。這個過程，就好比一只蝴蝶重新變回了毛毛蟲，是一種完全逆時針的轉(zhuǎn)變。

還有其他的可能性嗎？在此之前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在水母的生命周期中，也并不總是按部就班地經(jīng)歷上述這個完整的生命周期。有些種類的水母會跳過水螅型這一階段，直接從幼蟲變成水母型；還有一些物種，跳過的是水母型階段，而停留在水螅型，直到老去。

水母型通常是它們進行正常有性繁殖（即產(chǎn)生精子和卵子，并形成受精卵的繁殖方式）的階段，但對于水母來說，有性繁殖并不是它們產(chǎn)生后代的唯一方式。水螅型擁有一種名叫“出芽生殖”的無性繁殖方式，即水螅型的身上可以長出新的水螅型，就像有分枝的樹杈一樣。有時，水母型也可以從傘形身體的下面分裂出新的水母型。盡管水母的生命周期具有各種不定性，但科學(xué)家們還是認為，這種不定性也是有限度的，當一個水母達到繁殖年齡，開始產(chǎn)生卵子和精子的時候，它們面對的唯一選擇都是產(chǎn)卵并死去。

然而，當意大利薩倫托大學(xué)的研究人員開始仔細研究燈塔水母的生命周期時，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)：饑餓、突然改變水溫（升高或降低）、降低水體鹽度、機械損傷等環(huán)境條件都可以讓燈塔水母逆轉(zhuǎn)生命過程；燈塔水母還完全打破了“產(chǎn)卵死亡”的生命定論。在實驗室中，科學(xué)家們目睹了燈塔水母從水螅型變成水母型，又再次變回水螅型，并且多次重復(fù)這一過程，完全沒有經(jīng)歷“死亡”這一生命階段！

之后，一名日本的科學(xué)家的觀察再次震撼了全世界：他已經(jīng)在實驗室中陪著一只燈塔水母度過了數(shù)十年的時光。這只水母還沒有經(jīng)歷死亡的過程。從各個方面來看，這只燈塔水母似乎都可以“長生不老”。因為至少在理論上，燈塔水母可以在其生命周期中隨意地向前和向后變形，這樣它們就可以隨時回歸到更年輕的階段，實現(xiàn)真正的永生！

隨著對燈塔水母研究的深入，目前科學(xué)家已經(jīng)在意大利、西班牙、巴拿馬、美國、日本和澳大利亞等世界的多處海域中相繼發(fā)現(xiàn)了燈塔水母，而遺傳學(xué)研究也證實這些不同海域的水母確實都是同一物種。這就意味著，燈塔水母的足跡已經(jīng)遍布了世界各地，而幫助燈塔水母走遍全世界的正是我們?nèi)祟悺?/p>

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在水母型和水螅型之間的可逆轉(zhuǎn)變，使得燈塔水母可以長時間生活在人類船艙內(nèi)的壓艙水中，即使這個環(huán)境對其他很多水母以及海洋生物來說過于惡劣，但燈塔水母可以憑借著自己“逆生長”的“絕技”，依靠水螅型的狀態(tài)完全能夠承受這份環(huán)境壓力，并實現(xiàn)環(huán)游世界的“夢想”。而且，與其他入侵物種相比，可以“永生”的燈塔水母對當?shù)丨h(huán)境并不會造成什么大的威脅，因為它們實在是太小了。

盡管燈塔水母確實可以“長生不老”，但科學(xué)家還是認為，燈塔水母最終都將走到生命的盡頭。它們可能會被其他天敵生物（包括人類）殺死，也可能自然死亡，否則，整個海洋都會被不斷新生卻“永生不死”的燈塔水母所占據(jù)，目前的海洋顯然沒有出現(xiàn)這樣的場景。

開啟“倒帶按鈕”

對于動物體來說，包括我們?nèi)祟?，身體中的每一個細胞都有自己的生命歷程。所有類型的細胞在一開始都是以“干細胞”的形式誕生，它們就像一個個充滿著各種可能性的面團。然后在每個干細胞中，特定的基因開啟或關(guān)閉，使得這些細胞分化、生長為肌細胞、表皮細胞和神經(jīng)細胞等具有不同功能的細胞，就像面包師將面團做成比薩餅和面包，或是干脆做了一張卷餅一樣。但是，通常情況下，我們都不能再將一個烤好的面包揉成面團，再把它變成比薩餅。同理，我們身體內(nèi)的肌細胞也不能再經(jīng)歷一次重新分化，變成神經(jīng)細胞。

正因為如此，科學(xué)家們迫切想了解燈塔水母體內(nèi)的細胞究竟發(fā)生了怎樣的變化，才能讓這種水母逆轉(zhuǎn)年齡生長。通常情況下，控制水母胚胎轉(zhuǎn)化為幼蟲，再由幼蟲轉(zhuǎn)變?yōu)樗Ｐ偷幕蜷_關(guān)是按照一定的、不可逆轉(zhuǎn)的順序開啟的。但顯然，燈塔水母的細胞可以開啟“倒帶按鈕”?？茖W(xué)家認為，當燈塔水母開始“返老還童”時，它們體內(nèi)的細胞可以選擇性地打開或關(guān)閉某些基因，這樣基本上就相當于這些細胞可以重新還原成“面團”，然后重新分化成其他形式的細胞，例如一些屬于水螅型狀態(tài)下的細胞。

如果細胞可以再次退回到干細胞的狀態(tài)，這對于醫(yī)學(xué)研究人員來說就具有巨大的誘惑和無限的可能。因為如果人類也能開啟細胞的“倒帶按鈕”，我們就可以打開治愈各種疾病的大門，例如帕金森病和癌癥將不再是無法根治的醫(yī)學(xué)難題。對此，科學(xué)家認為：癌癥就是細胞在重新變異后，開始無規(guī)則地分裂增殖，這是一種無法控制的增長，目前還沒有方法來應(yīng)對這些癌細胞的變異和增殖。但是，在燈塔水母體內(nèi)，一種細胞重新變成另一種細胞卻是完全可以定向控制的，而我們需要了解的，就是哪些因素在“控制”著這一切。

永生之謎

燈塔水母的長生不老、返老還童之謎，正逐漸引起了更多相關(guān)科學(xué)家的注意。

在21世紀初，兩位日本生物學(xué)家山中伸彌與他的研究生高橋和敏給小鼠的皮膚細胞中注入了4～7個被稱為“轉(zhuǎn)錄因子”的蛋白。在生物體內(nèi)，轉(zhuǎn)錄因子可以與DNA相連并控制哪些基因可以被轉(zhuǎn)錄（以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成mRNA的過程）。他們發(fā)現(xiàn)，有幾種蛋白質(zhì)具有將皮膚細胞逆轉(zhuǎn)為干細胞的超級能力。利用這些恢復(fù)成“面團”的干細胞，他們重新培養(yǎng)出了神經(jīng)細胞、血細胞和心肌細胞。正是由于這項驚人的發(fā)現(xiàn)，山中伸彌獲得了2012年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

盡管這項研究結(jié)果令人振奮，但要將這一發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到生物體內(nèi)還有一個最主要的障礙，這就是有關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的絕大部分研究工作都是在培養(yǎng)皿中生長的細胞上完成的。但現(xiàn)實中，每一個細胞都生活在一個完整的生命體復(fù)雜的“生態(tài)系統(tǒng)”中，它們每時每刻都在與附近的細胞進行著“溝通和交流”，交換著彼此的分子信息，告知彼此應(yīng)該如何工作，這就如同我們通過眼睛、耳朵、鼻子、嘴和皮膚收集信息，再告訴整個身體如何工作一樣。

因此，為了真正了解一個細胞如何變成一個“面團”干細胞，再轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌毎覀冃枰肋@個細胞如何與其他細胞共同整合成一個有機體。山中伸彌也在最近發(fā)表的論文中提出了同樣的問題：如果我們真的想要了解細胞的命運，我們就應(yīng)該理智地去研究一個生命體，看它利用什么機制，將體內(nèi)成熟的、已經(jīng)具有特定功能的細胞逆向轉(zhuǎn)變?yōu)樽畛醯哪Ｊ健杉毎?/p>

他們的結(jié)論是：適合用于破解“永生”之謎難題的生命體，就是燈塔水母。

美國得克薩斯A&M;大學(xué)海洋實驗室延續(xù)了兩位日本生物學(xué)家的科研結(jié)果，開始了燈塔水母的基因研究工作，開始真正從生命體的意義上破解細胞的逆生長之謎。研究人員已經(jīng)采集了燈塔水母的水母型和水螅型，正在致力于研究哪些基因激活了燈塔水母的逆生長過程。其中，重點關(guān)注山中伸彌曾發(fā)現(xiàn)的可以將小鼠皮膚細胞變回干細胞的那幾種轉(zhuǎn)錄因子。

目前，這項研究還處于反復(fù)的實驗和驗證階段，在結(jié)果出來之前，長生不老仍然是屬于燈塔水母的終極奧秘。但在研究結(jié)果問世的那一天，我們完全有理由相信這些結(jié)果不但將解釋燈塔水母的永生之謎，也將打開人類醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究的新篇章。

鳳凰涅槃的海月水母

最近，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，“長生不老”的特征可能并不僅僅局限于燈塔水母。一種體型明顯大于燈塔水母的海月水母（直徑30～50厘米）在2016年進入了大家的視野。

當時，廈門大學(xué)攻讀海洋生物學(xué)的研究生何勁儒在實驗室中飼養(yǎng)了一只海月水母。在同樣遭受了被人遺忘數(shù)天的命運之后，這只海月水母沉到了缸底，不再游動，碎成了數(shù)片。通常在這時，一般人都會以為這只水母已經(jīng)死去了，并會將它沖進下水道中。但何勁儒并沒有這么做，他仍在繼續(xù)觀察這些碎片。幾個月之后，海月水母開始像鳳凰一樣涅槃重生。觸須出現(xiàn)了！再后來，健康的水螅體從這些水母體的碎片中“跳”了出來。這時，大家才意識到，這只海月水母并不是簡單地破碎死去，而是逆轉(zhuǎn)了自己的生命周期，從水母型退回到了水螅型。這表明，燈塔水母并不是唯一一種能夠在受傷后逆轉(zhuǎn)生命歷程的水母，海月水母也可以。這一發(fā)現(xiàn)也為科學(xué)家探索水母的逆生長之謎打開了新的大門。

箱水母的“大胃口”可能危及海洋生態(tài)系統(tǒng)

人類釋放的一些二氧化碳溶解在海洋中變成碳酸，使得海水逐漸趨于酸性狀態(tài)?？茖W(xué)家們正在努力搞清到底哪些物種將受到這一變化的巨大影響。他們特別關(guān)心在整個海洋的食物鏈中起關(guān)鍵作用的生物，因為如果它們消失了，整個海洋生態(tài)系統(tǒng)就有面臨崩潰的可能性。

其中，一些橈足類動物，例如水蚤、魚虱等浮游生物就在海洋生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著特別重要的作用。這些小甲殼動物是地球上數(shù)量最為龐大的種群。它們往往在一片海域中大量涌現(xiàn)，而更大型的海洋生物也就此展開一場饕餮盛宴。

美國猶他州立大學(xué)的科研人員正在監(jiān)測海洋中的橈足類動物，他們認為，這些小型動物們擁有著巨大的力量，可以影響到所有以它們?yōu)槭车暮Ｑ笊铩?/p>

起初，研究人員是想探索橈足類動物對海洋酸化的抵抗力。他們從澳大利亞周圍的海域中收集了這些浮游生物，以及其中一種以此為食的海洋生物——箱水母，并將這些浮游生物分別養(yǎng)在幾缸普通的海水和具有一定酸度值的海水中（其數(shù)值是科研人員推斷2100年海水可能達到的酸度而設(shè)定的），同時，再分別從這兩種海水生境中隨機選出一部分放入了箱水母。

十天后，研究人員統(tǒng)計了每個缸中存活的浮游生物數(shù)量。他們發(fā)現(xiàn)，酸性的海水和箱水母都造成了這些橈足類動物數(shù)量的減少。但在同時具備這兩個因素的水缸中（在酸性海水中放入箱水母的環(huán)境），死亡的橈足類動物要比單一因素（普通海水中放入箱水母，或是只有酸性海水環(huán)境）造成的死亡總和還多出了27%。這就表示，在酸性海水環(huán)境中，箱水母吞食掉了更多的橈足類動物。在普通海水中，箱水母的吞食量大約為37%，但隨著海水酸化，它們的吞食量達到了83%，是原來的兩倍多！

對此，生物學(xué)家們認為，酸性的海水環(huán)境可能讓橈足類變得更加虛弱，而這時箱水母就占據(jù)了捕食的優(yōu)勢。但也不排除其他的可能性，也有可能是箱水母受到了酸性的影響，因此需要捕食更多的浮游生物，才能幫助自己在更為惡劣的環(huán)境中存活下去。

不論箱水母胃口變大的原因究竟是什么，這一實驗結(jié)果都讓科學(xué)家們不免為海洋的未來擔(dān)心。而更讓他們擔(dān)心的是，不光是箱水母，海水酸化很可能讓其他水母也變得胃口大起來。而這種不斷疊加的效應(yīng)，極可能會破壞甚至摧毀海洋中的一些食物鏈。

接下來，研究人員打算進一步關(guān)注北極生態(tài)系統(tǒng)。這里是世界上最大的海洋生態(tài)系統(tǒng)之一，如果相同的事情也在這里發(fā)生，那整個海洋生態(tài)系統(tǒng)可能真的就要面臨大危機了！