蚯蚓为何断截两半还能再生拥有极强的前后部体节再生能力

蚯蚓不仅是土壤生态系统的重要成员，而且以其前体和后体的再生能力强而闻名。但在此之前，蚯蚓为什么有再生能力还是个谜。最近，中国科学院昆明动物研究所在《自然通讯》上发表了一项研究成果，揭示了蚯蚓再生的分子细胞学机制。

自然界动物的再生能力一直是一个引人入胜且非常复杂的生物过程。脊椎动物如斑马鱼、蝾螈、壁虎等可以愈合伤口，甚至使失去的心脏、尾巴、晶状体器官或附肢再生。用少量组织和细胞再生整个生命体的“能力”也广泛应用于干细胞生物学和再生医学研究。

至于蚯蚓，达尔文曾在《腐殖土的形成与蚯蚓的作用》中感叹:“我们很难找到像它们那样的其他生物。虽然他们看起来很卑微，但他们在世界历史进程中发挥了如此重要的作用。”

中国科学院昆明动物研究所课题组吴冬冬在准染色体水平上对赤子爱胜蚓进行了高质量基因组测序和组装，并通过整合不同再生阶段的体转录组和单细胞转录组揭示了蚯蚓再生的分子细胞学机制。发现蚯蚓基因组中重复序列的LINE2转座因子可能在蚯蚓再生中起重要的调节作用，如LINE2转座因子以显著比例插入到与蚯蚓早期再生相关的差异基因位点；同时，一些差异表达的LINE2转座因子及其相邻基因具有非常相似的表达模式。

研究小组发现，EGR1这种高度再生的物种，如核心调控大菱鲆，不仅在蚯蚓再生过程中差异表达，而且显著差异表达并上调其侧翼LINE2转座因子。因此，推测这些显著差异表达的元件可能通过调控邻近基因参与蚯蚓再生过程。另一方面，研究小组在蚯蚓基因组中发现了大量的基因复制事件，这些扩展的基因家族主要富集在发育生物途径中，而发育和再生可能在某些途径中是常见的。

研究小组还发现，一些显著扩大的基因家族可能通过增加其拷贝数剂量效应来调节蚯蚓的再生过程。此外，蚯蚓再生早期的单细胞转录组分析表明，蚯蚓再生72小时后伤口愈合部位的细胞中有很大比例是干细胞，多能干细胞在蚯蚓再生早期起着重要作用。本研究为蚯蚓再生提供了一些候选的分子细胞学机制，表明蚯蚓可作为研究再生生物学或再生医学的新模型。