水螅是一種小型淡水生物，每次飢餓時都會撕裂自身。水螅的嘴不是嘴唇，而是一塊封閉的完整皮膚，它會撕裂開口以吞食每一餐。在一項新的研究中，生物物理學家拍攝了水螅製造這些臨時裂口的影片，首次展示了其細胞如何進行這種操作。今天在《生物物理雜誌》上報道的這些發現，可能為組織再生提供線索。
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水螅沒有骨骼，長度不到半英寸，生活在水下，其管狀身體的一端通常附著在植物莖上。它們的自由端有帶刺的觸手，用於刺穿像微小的甲殼類動物和橈足類動物這樣的獵物。
“當我們開始觀察動物進食時，我們真的震驚於它可以張開比身體還大的嘴，” 加州大學聖地亞哥分校的物理學家和細胞生物學家 Eva-Maria Collins 說，她是這項研究的負責人。“雖然人們非常瞭解是什麼可以觸發水螅張開嘴，但實際上沒有人知道它是如何實現這一壯舉的。”
Collins 的團隊調整了一種名為尋常水螅的物種的基因，使其皮膚在顯微鏡下會發出熒光。水螅皮膚有兩層，外層是外胚層，內層是內胚層，該團隊分別用綠色和品紅色標記了這兩層。
“真正令人震驚的是，細胞之間沒有相對移動。當水螅張開嘴時，每個細胞都保持著它的鄰居，” Collins 說。相反，這些細胞會拉伸。
水螅嘴中的細胞最初是圓形的，然後發生劇烈變形，相互拉扯以使嘴儘可能地張大。當大多數動物創造像這樣的開口時，細胞通常會移開。但水螅細胞更喜歡像在瑜伽課上那樣伸展。
科學家發現，是嘴外層的類似肌肉的細胞導致了這種拉伸。這些類似肌肉的纖維呈圓形排列，當纖維收縮時，它們會拉動皮膚細胞並引起拉伸。這個過程類似於人眼虹膜中的肌肉收縮以擴大瞳孔的方式。當研究人員新增肌肉鬆弛劑——氯化鎂時，水螅根本無法張開嘴。
Collins 的團隊觀察到，水螅即使擁有相對簡單的神經系統，也可以將嘴張開到不同的程度——有時窄一些，有時寬一些。她的團隊計劃在未來的研究中深入探討這種與神經系統的聯絡。
“我們仍然有很多工作要做，才能真正瞭解神經系統的訊號是如何觸發嘴張開的，”她說。“然後我們也想了解嘴是如何閉合的，以及對於單個細胞來說，適應這種驚人的拉伸（可能超過 100% 的應變）會有什麼後果。”
本文經 PBS NewsHour 許可轉載。它於 2016年3月8日首次釋出。