首先,并不是所有的蚯蚓都具有再生能力(或者也可以说不同种类蚯蚓再生能力差异很大,而且即使有再生能力的蚯蚓,也无法确保切下来的每一段都能存活)。蚯蚓的再生能力是有限制的,包括切的部位、离头部的远近、剩余体节的长短、环境因素、发育阶段等等,都是影响蚯蚓再生能力的重要因素。
▲掘穴环爪蚓(Perionyx excavatus)切成三段,22天后都能分别长出头部、尾部再生(参考文献 [1])
关于蚯蚓再生的原理,网上、知乎上也有很多(下面有个cctv2的小视频做了相关的实验),我在这里就不赘述了。下面,主要是想跟大家聊聊这种再生形成的个体之间,及与原个体的关系(相信这也是这个题目的核心)。
《是真的吗》:蚯蚓被切成两段就会长成两条?_160520是真的吗_腾讯视频 https://v.qq.com/x/cover/z83hv3ejct9x1ge/v0018b54ym7.html再生(Regeneration)这种东西很神奇,在很多种动物中都或多或少存在这种功能。最熟悉的是壁虎断尾求生,然后可以重新再生出新的尾巴。而在一些无脊椎动物,如海绵、海星、水螅、涡虫、蚯蚓等,它们的再生能力更惊人,身体受损分离之后能够进行体细胞胚胎发生,分别形成一个新的个体。
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首先,这种分离之后形成的当然是不一样的个体:它们都能分别地再生出一整套独立的代谢及神经系统,除了基因型一样之外,这些「兄弟个体」之间完全是相互独立的个体。
然而它们的身体毕竟都曾经来自同一个「母本」,那会不会正如题主所说的「思维」上会有一些共同的「继承」存在呢?
至少在涡虫中,某种程度上是有这种现象存在的。
2013年的时候,就有研究人员做过这样一个实验(参考文献 [2])。
涡虫对于强光有一种本能的躲避反应,但是这种对光的反应是可以训练的。利用涡虫对食物本身的正向反应,把食物放在强光区,开始几次,涡虫都会在暗区徘徊,一段时间后才敢进入强光区吃食物。随着训练次数的增多,涡虫开始慢慢地「熟悉」这样一个环境,到强光区获取食物的时间越来越短。研究人员发现,这种「强光区内安全,有食物」的记忆至少可以存在14天。
▲蓝色扇形区域为亮光区,食物在亮光区的图示红色圈内,涡虫一开始的起始点(Start),因为躲避强光,训练前期涡虫都会先在暗区徘徊再「试探地」进入亮区找食物(参考文献 [2])
当确认这些涡虫已经「熟悉了」这样一个环境、「掌握了」这样一个记忆后,研究人员将这个涡虫的头部彻底去除,并利用10天左右的时间慢慢等其身体再长出头部成为新个体。
这时,再把这些新个体带回来它们原本「熟悉」的环境中,一开始它们移向食物的速率与未斩首之前没有经过训练的涡虫差不多,但是这些涡虫在经过一次「培训」之后,仿佛突然间又想起来了,它们奔向食物的速率明显快于那些同样「培训」了一次,但未斩首之前未经过训练的涡虫。
▲红色与黑色:未熟悉环境(Unfamiliarized)的对照组涡虫,在身体完整时(Intact),找到食物的时间都明显长于已经经过训练熟悉环境(Familiarized)的涡虫;绿色:在切除头部之后,一开始熟悉与不熟悉,耗费的时间都差不多;蓝色:在经过「培训」后,以前熟悉过环境的涡虫寻找食物的时间要明显短于以前没熟悉过环境的(参考文献 [2])
这说明涡虫再切除头部之后,再生的个体仍然保留有「母本」的记忆(至少是部分的),哪怕是没有「得到」头部的另一半个体。这表明这些原始的记忆并不完全存在于脑(涡虫中为脑神经节)中,而且在再生后又可以重新印记到新的「脑」中。所以可以想象,这两部分个体在记忆或者某些思维上应该是有一定共通的。然而这其中的机制为何,仍然是一个谜。
▲被斩首之后的涡虫在十多天重新长出头部形成一个新个体后,还能部分保留有原个体的记忆(参考文献 [2])
▲涡虫的梯状神经系统,可见出现了原始的中枢神经系统
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以上举的是涡虫的例子,确实也是涡虫在再生研究中比较多的缘故,至于其它动物的,以及题主说到的蚯蚓有没有,还请大家继续补充。
[1] Cho S J, Koh K S, Lee E, et al. Differential expression of three labial genes during earthworm head regeneration[J]. Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 2009, 73(12): 2609-2614.
[2] Shomrat T, Levin M. An automated training paradigm reveals long-term memory in planarians and its persistence through head regeneration[J]. Journal of Experimental Biology, 2013, 216(20): 3799-3810.
[3] Zheng P, Shao Q, Diao X, et al. Expression of stem cell pluripotency factors during regeneration in the earthworm Eisenia foetida[J]. Gene, 2016, 575(1): 58-65.
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