根據一項新研究，就全身再生而言，三帶黑豹蠕蟲是有史以來最偉大的蠕蟲之一。這就是科學家們開始研究這種蠕蟲的原因，以了解它是如何實現這一驚人壯舉的。現在，一組研究人員通過讓這些蠕蟲在黑暗中發光，將這些蠕蟲的研究提升到一個新的水平。
這項工作在《Developmental Cell》的一篇新論文中有所描述，由哈佛大學有機和進化生物學教授 Mansi Srivastava 領導，他於2010年首次收集這些蠕蟲用作模型生物。
現在，利用紫外線在黑暗中發光的蠕蟲聽起來可能是噱頭，但該研究的研究人員解釋說，事實遠非如此。
科學的說法是這些蠕蟲現在是轉基因的。轉基因是指科學家將某些通常不屬於該基因組的生物體的基因組引入到基因組中。“這是生物學家用來研究細胞或組織如何在動物體內工作的工具，”Srivastava 說。
黑暗中的發光因素來自引入一種基因，當它變成蛋白質時，會發出某些熒光。例如，這些熒光蛋白會發出綠色或紅色的光，並且可以導致發光的肌肉細胞或發光的皮膚細胞。
這種發光然後允許更詳細地可視化細胞的外觀、它們在動物中的位置以及它們如何相互作用。
研究人員還能夠向蠕蟲基因組添加或提取特定信息。這種水平的精確度——當涉及到細胞的視覺分辨率和添加到基因組甚至按照他們想要的方式調整它的能力時——是使轉基因特彆強大的原因。它允許研究人員研究生物體中任何過程的具體機制。
在三帶黑豹蠕蟲的案例中，一種在科學上被稱為名為Hofstenia miamia的海洋動物，研究人員可以進行非常精確的操作，例如關閉某些基因。這可能會迫使蠕蟲在再生時犯一些錯誤，比如長出尾巴而不是頭，或者長出兩個頭而不是一個，而且長在錯誤的地方。這最終可以幫助科學家真正縮小蠕蟲進行其通常完美的全身再生所需的基因。
現在，有了製造轉基因蠕蟲的能力，研究人員表示，他們最興奮的是研究對再生至關重要的幹細胞群。這些細胞被稱為新生細胞，被認為是多能的，這意味着它們可以在動物體內產生任何其他類型的細胞，例如神經元、皮膚細胞、肌肉細胞或腸道細胞。
“我們不知道這些細胞中的任何一個在再生過程中在動物體內的實際表現如何，”Srivastava 說。“擁有轉基因蠕蟲將使我們能夠在動物再生時觀察細胞。”
在這些蠕蟲中使用的轉基因技術已經讓科學家們獲得了一些新的生物學見解，即蠕蟲中的肌肉纖維如何相互連接以及與其他細胞，如皮膚和腸道中的細胞連接。研究人員看到肌肉細胞的延伸部分以緊密的柱狀交錯，並保持一個緊密的網格，使蠕蟲的結構和支持，幾乎像一個骨架。
研究人員接下來有興趣了解肌肉是否不僅僅將事物固定在一起，而且還存儲和傳達有關需要再生的信息的信息。
製作轉基因蠕蟲系大約需要八周時間，而 Srivastava 實驗室的步驟已經打包好了。他們將經過修飾的DNA注入剛剛受精的胚胎中。然後，DNA 及其修飾會在細胞分裂時整合到細胞的基因組中。當那條蠕蟲長大時，它會發光，而這種光芒會傳遞給它的孩子和他們的孩子。
在Srivastava在懷特黑德研究所擔任博士后研究員時，她在百慕大收集了120 條蠕蟲。她已經研究這些蠕蟲十年了。2015年，她加入哈佛有機與進化生物學系，啟動了一項研究計劃，重點研究黑豹蠕蟲的再生和幹細胞。在 2019年的一項研究中，Srivastava 和她的同事發現了許多似乎控制蠕蟲全身再生基因的DNA開關。
研究這些蠕蟲這麼久，Srivastava和她的團隊已經對它們非常感興趣，包括了解它們的條紋圖案，以及它們有趣的行為——從它們如何交配到成為非常貪婪的掠食者等。