水母的 不老之谜

崔媛媛

在广袤的海洋中，我们常常可以看到飘散着成千上万个“圆盘”状的生物。这些白色、紫色或淡粉色的生物，缓慢地在水中像跳跃一般地游动，它们伞型（或是钟型）的身体有着特殊的肌肉，运动时先大力扩张将水吸入身体，然后再迅速收缩身体将水推出体外，身体便向反方向推进。多条细长的丝状触手拖在身体后，就像眼睫毛一般，随着“眨眼”而跃动，张开、闭合、再张开……给人的感觉就好像海底深处的幽灵。这种神奇的有点像果冻一般的生物就是水母。

在海洋中自由游动的水母，它的水母型在英文中被叫作“Medusa（美杜莎）”，与古希腊神话中的女妖美杜莎同名。就像神话故事中的美杜莎一样，水母也有着令人窒息的美丽。长期以来，人们对水母充斥着各种误解：我们可能知道它们缺少神经系统密集的“大脑”，却不一定了解它们也能以各种复杂的方式看到和感知这个世界，并做出应有的反应；我们可能知道它们的身体结构非常简单，但却未必了解它们所用的游泳技巧其实是动物王国中最节省体力的一种；我们或许熟悉它们在海洋中静静游动的曼妙姿态，却未必知道它们身体的漂亮伞型结构或是钟型结构只是其生命历程中的一种形态而已。

水母们有时会成群结队地靠近海岸，有时又会漫游在海洋的最深处。直到现在，科学家们都无法成功地预测出它们会在什么时候在哪里出现。水母之所以备受海洋学家的关注，一方面是因为它们如怪兽一般难以捉摸，有些水母可以无声无息地接近人类，并用触手上有毒的刺细胞给人致命的一击；另一方面也是更重要的，水母是全球生态的指示性物种，水母的大量出现，往往意味着海洋水温开始变暖，并可能带来生态系统的衰退。但同时，水母又真如海洋女神一般漂游在大海中，拥有那夺人心魄般的美丽，让人不由地屏息凝视。也许正是这种存在于“怪兽”和“女神”之间的魅力，让水母在人们心中留下了深刻的印象。

返老还童？

那些成熟的、能自由自在地在海洋中漂游的水母，生物学家将其称为“水母型”，而水母在“水母型”的前一个阶段叫作“水螅型”。处于“水螅型”阶段的水母就像一个个小竖管，栖身在形形色色的海底岩石下方。

1988年，一名海洋生物学专业的学生在意大利西北海岸的浅水域发现了一个小小的、直径只有4～5毫米的钟形灯塔水母。在浅水中，它透明的身体并不耀眼，唯有一些细小的触手和略带红色、如灯塔形状的性腺比较醒目（人们往往会把位于水母身体中央的性腺当成它们的大脑）。这位学生把灯塔水母放在装有海水的容器中，原本是想将它放进冰箱冷冻做成标本，但忙着回家过周末的他忘记了放进冰箱。等到周一回来后，他发现容器中的水母竟然离奇消失了！

其实，这个水母并没有消失，它只是变成了不同的形态，即从“水母型”又变回了“水螅型”。

这位海洋生物专业的学生大惑不解。一般来说，水母正常的生命周期是按照以下顺序进行的：首先，受精卵长成一个体表遍布纤毛、显得毛茸茸的幼虫，其学名叫作“浮浪幼虫”；之后，幼虫会蜕变成“水螅型”；再后，“水螅型”生长为成熟的、在大海中游动的“水母型”；最终，“水母型”会产生卵子或精子，然后死亡。但显然，两天的时间不够这个水母在容器中完成整个生命周期中的三个阶段——产卵，再经过幼虫期变成水螅型。因为正常情况下，这个过程需要花费数周的时间。因此，这只水母想要在两天内从水母型变为水螅型，只有一个可能，它必须像某些神话故事中的主人公一样返老还童，逆转时光，将生命周期倒转过来。这个过程，就好比一只蝴蝶重新变回了毛毛虫，是一种完全逆时针的转变。

还有其他的可能性吗？在此之前人们已经发现，在水母的生命周期中，也并不总是按部就班地经历上述这个完整的生命周期。有些种类的水母会跳过水螅型这一阶段，直接从幼虫变成水母型；还有一些物种，跳过的是水母型阶段，而停留在水螅型，直到老去。

水母型通常是它们进行正常有性繁殖（即产生精子和卵子，并形成受精卵的繁殖方式）的阶段，但对于水母来说，有性繁殖并不是它们产生后代的唯一方式。水螅型拥有一种名叫“出芽生殖”的无性繁殖方式，即水螅型的身上可以长出新的水螅型，就像有分枝的树杈一样。有时，水母型也可以从伞形身体的下面分裂出新的水母型。尽管水母的生命周期具有各种不定性，但科学家们还是认为，这种不定性也是有限度的，当一个水母达到繁殖年龄，开始产生卵子和精子的时候，它们面对的唯一选择都是产卵并死去。

然而，当意大利萨伦托大学的研究人员开始仔细研究灯塔水母的生命周期时，他们惊奇地发现：饥饿、突然改变水温（升高或降低）、降低水体盐度、機械损伤等环境条件都可以让灯塔水母逆转生命过程；灯塔水母还完全打破了“产卵死亡”的生命定论。在实验室中，科学家们目睹了灯塔水母从水螅型变成水母型，又再次变回水螅型，并且多次重复这一过程，完全没有经历“死亡”这一生命阶段！

之后，一名日本的科学家的观察再次震撼了全世界：他已经在实验室中陪着一只灯塔水母度过了数十年的时光。这只水母还没有经历死亡的过程。从各个方面来看，这只灯塔水母似乎都可以“长生不老”。因为至少在理论上，灯塔水母可以在其生命周期中随意地向前和向后变形，这样它们就可以随时回归到更年轻的阶段，实现真正的永生！

随着对灯塔水母研究的深入，目前科学家已经在意大利、西班牙、巴拿马、美国、日本和澳大利亚等世界的多处海域中相继发现了灯塔水母，而遗传学研究也证实这些不同海域的水母确实都是同一物种。这就意味着，灯塔水母的足迹已经遍布了世界各地，而帮助灯塔水母走遍全世界的正是我们人类。

科学家发现，在水母型和水螅型之间的可逆转变，使得灯塔水母可以长时间生活在人类船舱内的压舱水中，即使这个环境对其他很多水母以及海洋生物来说过于恶劣，但灯塔水母可以凭借着自己“逆生长”的“绝技”，依靠水螅型的状态完全能够承受这份环境压力，并实现环游世界的“梦想”。而且，与其他入侵物种相比，可以“永生”的灯塔水母对当地环境并不会造成什么大的威胁，因为它们实在是太小了。

尽管灯塔水母确实可以“长生不老”，但科学家还是认为，灯塔水母最终都将走到生命的尽头。它们可能会被其他天敌生物（包括人类）杀死，也可能自然死亡，否则，整个海洋都会被不断新生却“永生不死”的灯塔水母所占据，目前的海洋显然没有出现这样的场景。

开启“倒带按钮”

对于动物体来说，包括我们人类，身体中的每一个细胞都有自己的生命历程。所有类型的细胞在一开始都是以“干细胞”的形式诞生，它们就像一个个充满着各种可能性的面团。然后在每个干细胞中，特定的基因开启或关闭，使得这些细胞分化、生长为肌细胞、表皮细胞和神经细胞等具有不同功能的细胞，就像面包师将面团做成比萨饼和面包，或是干脆做了一张卷饼一样。但是，通常情况下，我们都不能再将一个烤好的面包揉成面团，再把它变成比萨饼。同理，我们身体内的肌细胞也不能再经历一次重新分化，变成神经细胞。

正因为如此，科学家们迫切想了解灯塔水母体内的细胞究竟发生了怎样的变化，才能让这种水母逆转年龄生长。通常情况下，控制水母胚胎转化为幼虫，再由幼虫转变为水螅型的基因开关是按照一定的、不可逆转的顺序开启的。但显然，灯塔水母的细胞可以开启“倒带按钮”。科学家认为，当灯塔水母开始“返老还童”时，它们体内的细胞可以选择性地打开或关闭某些基因，这样基本上就相当于这些细胞可以重新还原成“面团”，然后重新分化成其他形式的细胞，例如一些属于水螅型状态下的细胞。

如果细胞可以再次退回到干细胞的状态，这对于医学研究人员来说就具有巨大的诱惑和无限的可能。因为如果人类也能开启细胞的“倒带按钮”，我们就可以打开治愈各种疾病的大门，例如帕金森病和癌症将不再是无法根治的医学难题。对此，科学家认为：癌症就是细胞在重新变异后，开始无规则地分裂增殖，这是一种无法控制的增长，目前还没有方法来应对这些癌细胞的变异和增殖。但是，在灯塔水母体内，一种细胞重新变成另一种细胞却是完全可以定向控制的，而我们需要了解的，就是哪些因素在“控制”着这一切。

永生之谜

灯塔水母的长生不老、返老还童之谜，正逐渐引起了更多相关科学家的注意。

在21世纪初，两位日本生物学家山中伸弥与他的研究生高桥和敏给小鼠的皮肤细胞中注入了4～7个被称为“转录因子”的蛋白。在生物体内，转录因子可以与DNA相连并控制哪些基因可以被转录（以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成mRNA的过程）。他们发现，有几种蛋白质具有将皮肤细胞逆转为干细胞的超级能力。利用这些恢复成“面团”的干细胞，他们重新培养出了神经细胞、血细胞和心肌细胞。正是由于这项惊人的发现，山中伸弥获得了2012年的诺贝尔生理学或医学奖。

尽管这项研究结果令人振奋，但要将这一发现应用到生物体内还有一个最主要的障碍，这就是有关转录因子的绝大部分研究工作都是在培养皿中生长的细胞上完成的。但现实中，每一个细胞都生活在一个完整的生命体复杂的“生态系统”中，它们每时每刻都在与附近的细胞进行着“沟通和交流”，交换着彼此的分子信息，告知彼此应该如何工作，这就如同我们通过眼睛、耳朵、鼻子、嘴和皮肤收集信息，再告诉整个身体如何工作一样。

因此，为了真正了解一个细胞如何变成一个“面团”干细胞，再转变为其他细胞，我们需要知道这个细胞如何与其他细胞共同整合成一个有机体。山中伸弥也在最近发表的论文中提出了同样的问题：如果我们真的想要了解细胞的命运，我们就应该理智地去研究一个生命体，看它利用什么机制，将体内成熟的、已经具有特定功能的细胞逆向转变为最初的模式——干细胞。

他们的结论是：适合用于破解“永生”之谜难题的生命体，就是灯塔水母。

美国得克萨斯A&M;大学海洋实验室延续了两位日本生物学家的科研结果，开始了灯塔水母的基因研究工作，开始真正从生命体的意义上破解细胞的逆生长之谜。研究人员已经采集了灯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灯塔水母的逆生长过程。其中，重点关注山中伸弥曾发现的可以将小鼠皮肤细胞变回干细胞的那几种转录因子。

目前，这项研究还处于反复的实验和验证阶段，在结果出来之前，长生不老仍然是属于灯塔水母的终极奥秘。但在研究结果问世的那一天，我们完全有理由相信这些结果不但将解释灯塔水母的永生之谜，也将打开人类医学和生命科学研究的新篇章。

凤凰涅槃的海月水母

最近，科学家们发现，“长生不老”的特征可能并不仅仅局限于灯塔水母。一种体型明显大于灯塔水母的海月水母（直径30～50厘米）在2016年进入了大家的视野。

当时，厦门大学攻读海洋生物学的研究生何劲儒在实验室中饲养了一只海月水母。在同样遭受了被人遗忘數天的命运之后，这只海月水母沉到了缸底，不再游动，碎成了数片。通常在这时，一般人都会以为这只水母已经死去了，并会将它冲进下水道中。但何劲儒并没有这么做，他仍在继续观察这些碎片。几个月之后，海月水母开始像凤凰一样涅槃重生。触须出现了！再后来，健康的水螅体从这些水母体的碎片中“跳”了出来。这时，大家才意识到，这只海月水母并不是简单地破碎死去，而是逆转了自己的生命周期，从水母型退回到了水螅型。这表明，灯塔水母并不是唯一一种能够在受伤后逆转生命历程的水母，海月水母也可以。这一发现也为科学家探索水母的逆生长之谜打开了新的大门。

箱水母的“大胃口”可能危及海洋生态系统

人类释放的一些二氧化碳溶解在海洋中变成碳酸，使得海水逐渐趋于酸性状态。科学家们正在努力搞清到底哪些物种将受到这一变化的巨大影响。他们特别关心在整个海洋的食物链中起关键作用的生物，因为如果它们消失了，整个海洋生态系统就有面临崩溃的可能性。

其中，一些桡足类动物，例如水蚤、鱼虱等浮游生物就在海洋生态系统中发挥着特别重要的作用。这些小甲壳动物是地球上数量最为庞大的种群。它们往往在一片海域中大量涌现，而更大型的海洋生物也就此展开一场饕餮盛宴。

美国犹他州立大学的科研人员正在监测海洋中的桡足类动物，他们认为，这些小型动物们拥有着巨大的力量，可以影响到所有以它们为食的海洋生物。

起初，研究人员是想探索桡足类动物对海洋酸化的抵抗力。他们从澳大利亚周围的海域中收集了这些浮游生物，以及其中一种以此为食的海洋生物——箱水母，并将这些浮游生物分别养在几缸普通的海水和具有一定酸度值的海水中（其数值是科研人员推断2100年海水可能达到的酸度而设定的），同时，再分别从这两种海水生境中随机选出一部分放入了箱水母。

十天后，研究人员统计了每个缸中存活的浮游生物数量。他们发现，酸性的海水和箱水母都造成了这些桡足类动物数量的减少。但在同时具备这两个因素的水缸中（在酸性海水中放入箱水母的环境），死亡的桡足类动物要比单一因素（普通海水中放入箱水母，或是只有酸性海水环境）造成的死亡总和还多出了27%。这就表示，在酸性海水环境中，箱水母吞食掉了更多的桡足类动物。在普通海水中，箱水母的吞食量大约为37%，但随着海水酸化，它们的吞食量达到了83%，是原来的两倍多！

对此，生物学家们认为，酸性的海水环境可能让桡足类变得更加虚弱，而这时箱水母就占据了捕食的优势。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响，因此需要捕食更多的浮游生物，才能帮助自己在更为恶劣的环境中存活下去。

不论箱水母胃口变大的原因究竟是什么，这一实验结果都让科学家们不免为海洋的未来担心。而更让他们担心的是，不光是箱水母，海水酸化很可能让其他水母也变得胃口大起来。而这种不断叠加的效应，极可能会破坏甚至摧毁海洋中的一些食物链。

接下来，研究人员打算进一步关注北极生态系统。这里是世界上最大的海洋生态系统之一，如果相同的事情也在这里发生，那整个海洋生态系统可能真的就要面临大危机了！