生长更多的武器的秘诀 - 吃更多......如果你是海葵

这四个图像显示了海葵的特征触手臂的开发过程。

您的遗传密码决定了你将长两臂和两条腿。所有哺乳动物都是相同的命运。同样，鱼的鳍数量和昆虫的腿部和翅膀的数量都嵌入了它们的遗传密码中。然而，海葵，违反了这条规则并具有可变数量的触手臂。

到目前为止，目前尚不清楚如何调节海葵可以生长的触手的数量。来自Ikmi Group的科学家们在堪萨斯城的吉布森实验室的研究人员合作，并在堪萨斯城的医学研究所的合作表明，触手的数量由消耗的食物量定义。“通过食物摄入来控制触手臂的数量使海葵的行为更像是一种发展新分支的植物，而不是生长一个新的肢体，”群体领导人Aissam Ikmi解释道。定义环境因素触发形态变化是一个特别重要的问题，鉴于海葵的长寿，一些物种生活超过65岁。“似乎主要是无梗死动物，海葵必须有进化的策略来处理环境变化，以维持这样一个漫长的寿命，”ikmi增加。

科学家们表明，新触手的生长不仅在海葵是少年，而且在整个成年期间发生。“我们可以得出结论，触手臂的数量必须由遗传和环境因素之间的相互作用来确定，”Ikmi说，当他仍然是亚特·吉布森实验室的博士后。虽然海葵使用不同的策略来在其生命的不同阶段建立触手，但最终的武器在形态上彼此无法区分。“如果人类可以做同样的事情，那将意味着我们吃的越多，我们可以成长的胳膊和腿就越多，”Ikmi说。“想象一下，如果我们在需要替换损坏的四肢时可以激活这一点，这将是多大的。”

Starlet Sea Anemone（Nematostella Vectensis）是北美东海岸的原产。在Embl Heidelberg，它被用作模型生物体。银莲花e相对简单的身体计划和透明性质使其适用于使用荧光显微镜的研究。生物学家使用它来研究进化，基因组学，生殖生物学，发育生物学和生态学。这里显示的图像由Embl的Ikmi组出来的Anniek Stokkermans，显示了Nematostella vectensis的幼虫。它正在开发将产生其特征触手的芽。当幼虫成为主要息肉时，这些前四个触手在定义的位置开发。当主要息肉收到食物时，它可以获得额外的触手，成为第一个少年，然后是成人息肉。成人息肉最多可以有16个触手。它可能会丢失它们以应对压力并在截肢后再生触手。图像中的蓝色显示聚合物微丝（F-actin）的染色。这样，触手芽中的细胞骨架和肌肉纤维变得可见。绿色显示幼虫细胞中的核。

当ikmi的组研究新武器形式的位置时，他们发现肌肉细胞预先标记新触手的遗址。这些肌肉细胞响应食物而改变它们的基因表达签名。在许多其他物种 - 包括人类中，在海葵中建立触手的相同分子信号传导也存在。然而，到目前为止，它的作用主要是在胚胎发育中进行的。“我们提出了一种新的生物学背景，可以了解营养增量如何影响这种发展信号的功能：与定义新陈代谢在成年期间的器官的形成中的作用有关的情况是Ikmi。“海葵向我们展示了营养素可能不会转化为过量的脂肪储存 - 因为它在所有哺乳动物中的情况 - 而是转化为新的身体结构。”

虽然这一发现是新颖的，但它还表明，传统上用于进化发育研究的海葵非常适合在生物环境相互作用的背景下研究形态发生。

为了建立新触手的分支地图，研究人员逐一分析了1000多个海葵。“在某种程度上，评分如此大量的触手是本身的故事，”Mason McMullen说，笑。堪萨斯州卫生系统大学的临床药剂师McMullen，花了几个月的成像海葵的头部，以获得他们的触手号和位置。

知道海葵中的触手的数量由他们的食物摄入决定，小组计划定义对此过程至关重要的关键营养素。Ikmi和他的团队还希望进一步调查肌肉在定义新触手形式的遗址方面的非常规角色。“我们目前正在调查肌肉细胞的这种新属性，并渴望在他们身后的谜团中渴望找到谜团，”他得出结论。

参考：“依赖依赖触手开发在海葵内蒙斯拉vectensis”，由Aissam Ikmi，Petrus J. Steenbergen，Marie Anzo，Mason R. McMullen，Anniek Stokkermans，Lacek St. Ellington和Matthew C. Gibson，2020年9月2日，自然通信。 DOI：
10.1038 / s41467-020-18133-0.