多年来，这一直是“蠕虫般的、性感的难题”。日本绿棘蠕虫 Megasyllis nipponica 会断掉自己的“屁股”来繁殖。但这些吃藻类的无脊椎动物是如何做到的呢？根据 11 月 22 日发表在《科学报告》杂志上的一项研究，这个过程可能与一些发育基因有关。
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再见，屁股
一些环节海蠕虫，如棘蠕虫，会经历一种称为茎体化的繁殖过程。茎体是蠕虫的后部器官，根据蠕虫的性别，其中含有卵子或精子。在茎体化过程中，茎体为了繁殖会从蠕虫身体的其他部分完全分离。
这个分离出来的“屁股”会自行游动，并在遇到异性茎体时产卵。人们认为这种自主游动可以保护蠕虫的原始身体免受环境危险，并帮助卵子和精子传播到更远的距离。
为了能够自行游动，茎体在仍附着在原始身体上时，必须长出自己的眼睛、触角和游泳刚毛。这一切是如何发生的，一直是一个谜。茎体本身的形成始于蠕虫“屁股”附近的生殖腺成熟。然后，在发育中的茎体前端会形成一个头部，紧接着是眼睛、触角和游泳刚毛。它会在茎体从身体其他部分分离之前，发育出自己的神经系统以及独立感知和行为的能力。
热辣的同源异形基因
在一项新的研究中，来自东京大学的一个团队研究了茎体的头部最初是如何形成的。研究人员调查了蠕虫在性成熟过程中发育基因的表达模式。一组被称为同源异形基因的基因，它们众所周知能决定身体部位的形成，有助于确定各种动物的头部区域。该团队发现，在茎体的头部区域，同源异形基因的表达更强。这些基因通常不会在中部身体区域有如此大的表达，除非是在生殖腺发育期间。在此期间，同源异形基因在蠕虫的中部和后部会高度表达。
“这表明了正常的发育过程是如何被改造以适应具有独特繁殖方式的动物的生活史的，”该研究的合著者、东京大学海洋生物学家 Toru Miura 在声明中说。
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同源异形基因也决定了蠕虫身体的节段。该团队认为，同源异形基因在从蠕虫头部到尾部的看不见的直线上的表达方式会有所不同。
“有趣的是，决定身体部位身份的同源异形基因的表达在整个过程中是恒定的，” Miura 说。
由于这种一致性，茎体没有独立的消化道。除了头部和尾部，它还有重复的、均匀的身体节段。
“这表明只有头部部分是在后部身体部分被诱导生成的，以控制用于繁殖的产卵行为，” Miura 说。
该研究首次展示了茎体的发育机制，并引发了对这种繁殖方式的更多探索。Miura 和团队希望在未来的研究中阐明蠕虫繁殖周期中的性别决定机制和内分泌调控。
