2018年11月11日 星期日

長生不老的燈塔水母(Turritopsis dohrnii) 11-11-2018



長生不老的燈塔水母(Turritopsis dohrnii)

1.  水母(jellyfish)屬於刺細胞動物門,許多刺細胞動物的生活史當中,會有兩種體型交替出現,也稱為世代交替。但是與植物的世代交替,雙套染色體世代,單套染色體世代互換的定義不同。

註:植物的世代交替(metagenesis):是指雙套(2n)孢子體世代,與單套(1n)的配子體世代,交替發生。

水母的所謂世代交替,是指水螅體世代以及水母體世代交替發生,但是水螅體世代以及水母體世代,還是都是雙套(2n)染色體,只是體型不同而已。

只有雌雄水母體在減數分裂(meiosis),形成卵和精子時才形成單套(1n),所以水母的生活史,基本上還是動物的配子形生活史,而非植物的孢子形生活史。




01. 水母的生活史當中,有兩種體型會交替出現:左圖水螅體型(Polyp);右圖水母體型(Medusa),但兩種世代的染色體都是雙套(2n),只是體型不同。


2.  一般的水母,世代交替的生活史中,成熟的水母型(Medusa)排放完卵和精子後就很快死亡。




02. 海月水母(Moon jelly)的生活史,代表一般水母的生活史,成熟的水母體(Medusa)排放出卵和精子後即死亡。

浮浪幼體(Planula larva)形成的水螅型(Polyp),可以在海底蟄伏多年,當狀況適合時,行無性生殖—出芽生殖(Budding),產生許多水母型個體。

一般水母的生活史是不可逆的。




Moon Jellyfish Life Cycle  (海月水母生活史)
1.  排卵(spawning) & 受精(fertilization) 精子(spermatozoa)、卵(ovum)
   受精卵發育成為浮浪幼蟲(planula larva)
2.  水螅體及碟狀體發育(polyp & ephyra development)(橫裂體strobila)
3.  水母體幼體發育(juvenile development)




3.  燈塔水母的世代交替的生活史當中,水母體(Medusa)世代的任何時期都能回復到水螅體(Polyp)世代,好像「返老還童」一般!




03. 燈塔水母(Turritopsis dohrnii)的世代交替的生活史當中,水母體(Medusa)世代的任何時期,都能回復到水螅體(Polyp)世代。

燈塔水母的生活史是可逆的。






04. 燈塔水母(Turritopsis dohrnii)是很小型的水母,直徑只有4.5公厘(mm),因為身體內部紅色的消化器官像燈塔而得名。


4.  燈塔水母的細胞用一種稱為細胞分化轉移的方式(Cellular Transdifferentiation),可變成其它種類的細胞!如此可使未成熟(immature)、正在成熟(maturing)或已經成熟(mature)的水母型個體(Medusa stage),轉變回水螅型個體(Polyp stage)

5.  燈塔水母的細胞分化轉移作用,只有在:

a.  水母體受傷(Injured)—以鑷子或剪刀破壞水母體的碟形體(bell)

b.  水母體挨餓(Starving)

c.  突然改變溫度

d.  降低海水鹹度(salinity)

時才會發生,可是能不限次數的發生!  




05. 燈塔水母(Turritopsis dohrnii)可逆的生活史。

Fertilization受精作用→Planula浮浪幼蟲→Attached planula覆著海底的浮浪幼蟲→Polyp水螅體→Budding polyp出芽的水螅體→Ephyra碟狀幼體→Juvenile未成熟水母體→Adult成熟的水母體。

不論是碟狀體、未成熟水母體,或成熟的水母體 ,都可經由細胞轉型作用,「返老還童」回復到水螅體(Polyp)







06. 燈塔水母(Turritopsis dohrnii)水母體型可存活數星期,大小約4.5公厘,具有大約8090根白色的觸手(tentacles)


6.  燈塔水母(Turritopsis dohrnii)經由細胞轉型作用形成的子細胞,所含的基因跟原來的母細胞完全相同,所以等於一直延續燈塔水母的生命,而有長生不老水母之稱號!

7.  其實燈塔水母也不是真的能永遠長生不老?當被掠食者(如海龜、玳瑁)吃了或是生病了,一樣會死亡。

8.  細胞分化轉移作用(Cellular Transdifferentiation),並不是只會發生在燈塔水母。201086日《細胞》期刊上有一篇研究報導,將小鼠(mice)的纖維母細胞(fibroblast),轉移成心肌細胞。也就是說細胞分化轉移能發生在哺乳動物,但是是在特定的條件下才會發生。





07. 在特定的條件下,小鼠的纖維母細胞(Fibroblasts)能細胞分化轉移成心肌細胞(Induced cardiomyocytes)


9.  在特定的條件下,在細胞的層級(cellular level),細胞分化轉移作用可發生在哺乳動物。但是在生物體的層級(organism level) ,細胞分化轉移作用目前只發現於燈塔水母。



08. 由腹面觀看燈塔水母



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我曾任教於陽明大學,是一名教生命科學教了快三十年的老師,許多內容,班班相同,年年流轉,教了快三十年早已深植腦海中。約8年前因病退出教壇後,發現有些生命科學的事已開始逐漸慢慢淡忘了,不由得想起麥克阿瑟將軍(General MacArthur)的名言“Old soldier never die, they just fade away.”目前唯一沒變的是對生命科學的喜好與熱誠,有靈感時塗塗鴉一些心得和網友們分享 這是Blogger的緣起。

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