纽约时报第三届STEM写作比赛获奖文章:不死水母如何躲过死亡

两千年前,中国的第一位皇帝痴迷于长生不老,毫不留情地动用帝国的大量资源来实现这一目标。不幸的是,秦始皇49岁时死于误食水银,他误以为水银是长生不老药。难道躲过强大的皇帝和其他人类的秘密,会在一种小于五分之一英寸的不起眼的水母中找到吗?

1988年,在意大利度假的年轻德国海洋生物学家克里斯蒂安·索默(Christian Sommer)偶然发现了一种已知水母的特殊特征。灯塔水母不是一直在变老,它似乎可以逆转时间,直到它达到最年轻的发育阶段,并再次开始衰老。我们现在知道,成年水母,也被称为美杜莎,可以转变成它最年轻的状态,一个水螅,以应对压力条件,如物理损伤和饥饿。与这种“反向变形”类似的是一只成年蝴蝶,当遇到危险时,它会变成毛毛虫,然后再长回蝴蝶。而且,这种神奇的昆虫可以一遍又一遍地重复这个过程!

为了让所谓的“不朽水母”完成它奇特的转变,它的成年细胞,已经专门用于特定的目的,需要转变成完全不同类型的专门细胞。灯塔水母代表了自然界中唯一已知的被称为转分化的重编程过程。然而,有相当大的科学兴趣,以确定人工方法来重新利用细胞,以帮助逆转退行性疾病。例如,心力衰竭通常是由于缺乏称为心肌细胞的健康心肌细胞引起的。这可以通过重新编程其他心脏细胞来解决,比如广泛使用的成纤维细胞,转化为新的心肌细胞。同样,成人肝细胞转分化为产生胰岛素的胰腺细胞也有助于减少糖尿病的影响。

由于灯塔水母对温度和饮食都很敏感,所以在实验室中很难饲养,它的转分化很容易被刺激,并在48 - 72小时内发生,这一过程很容易研究。德克萨斯农工大学加尔维斯顿分校的海洋生物学副教授Maria Pia Miglietta正在研究这种动物在其“生命”的不同阶段的信使RNA分子,包括正常变形和反向变形。米格里埃塔博士的研究发现了在这些阶段中明显表达过度和表达不足的生物过程,为人工诱导其他生物细胞转分化提供了线索。

尽管有这个绰号,灯塔并不是像秦始皇所期望的那样长生不老;它很容易被捕食者杀死或死于疾病。然而,它通过重新编程细胞来逆转衰老过程的能力可能有助于开发出治疗人类一些最广泛疾病的方法。这将给这个微小的海洋生物留下不朽的遗产。

Works Cited

Gannon, Megan. “China’s First Emperor Ordered Official Search for Immortality Elixir.” LiveScience, 27 Dec. 2017.

Ieda, Masaki, et al. “Direct Reprogramming of Fibroblasts into Functional Cardiomyocytes by Defined Factors.” Cell, 5 Aug. 2010.

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Ling, Thomas. “The Secrets of the Immortal Jellyfish, Earth’s Longest-Living Animal.” BBC Science Focus Magazine, 15 May 2021.

Miglietta, Maria Pia, et al. “Transcriptome Characterization of Reverse Development in Turritopsis dohrnii (Hydrozoa, Cnidaria).” G3 Genes|Genomes|Genetics, 1 Dec. 2019.

Nagata, Renato. “Small Jellyfish and the Secret to Eternal Life.” Bate, 19 Nov. 2020.

“Research.” The Real Immortal Jellyfish, 10 Dec. 2020.

Rich, Nathaniel. “Can a Jellyfish Unlock the Secret of Immortality?” The New York Times Magazine, 28 Nov. 2012.

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