七君

在現(xiàn)實生活中，什么生物在被打碎成單獨的細胞后還能重生呢？其實世界上是有的，而且只有一種，那就是海綿（Porifera），刷碗的那種。

海綿重生的奧秘

在人造海綿出現(xiàn)前，野生海綿的確是拿來刷碗的，而且它們具有破體重生的能力。如果你把海綿弄碎打散，海綿細胞會聚集成團，重新組成海綿，海綿的這種能力被稱為重聚集（Reaggregate）。

野生的海綿

北愛爾蘭阿爾斯特大學的研究者用淡水海綿做了演示。在演示時，海綿先被切碎，然后攪散放入培養(yǎng)皿，一會兒海綿細胞就聚合在一起了。在顯微鏡下可以看到，在聚集的初期，所有的細胞都是球狀的，接著表面的海綿細胞就變成T形的，而中心的海綿細胞則轉變成了阿米巴蟲的形態(tài)。

海綿的這種能力最早是在1907年由北卡羅來納大學教堂三分校的生物學家 H.V.Wilson 記錄下的。Wilson發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境惡化、大片海綿死亡的時候，海綿某些部位的細胞會聚集成團。如果把這些細胞團移植到合適的地方，它們就會重新發(fā)育成海綿。這些細胞團即使被打散，也能恢復原狀。

Wilson 還發(fā)現(xiàn)，如果不同種類的散裝海綿細胞被混合在一起，它們會根據(jù)物種先各自分開，然后再聚合。換言之，海綿細胞知道誰是自己人，誰是外人，眼神賊亮。

后來對海綿的研究發(fā)現(xiàn)，海綿聚集起來靠的是一種叫做聚集因子（Aggregation Factor）的化學信號，聚集因子是海綿分辨自己人和外人的重要依據(jù)。

海綿這么強，那是因為它們在很大意義上是獨一無二的動物。海綿是地球上最古老的多細胞動物，它們在地球上存在了7.4億年了。2016年，麻省理工學院的研究者發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究發(fā)現(xiàn)，有6.4億年歷史的巖石中含有一種分子24-IPC ，它就是海綿分泌的。也就是說，海綿的出現(xiàn)時間比寒武紀大爆發(fā)還早1億年。

領細胞用鞭毛制造水流，從而完成進食和排泄

海綿有一個進水口和一個出水口

海綿的生活習性

不過，說海綿是“動物”其實有些名不副實：海綿成年后動不了，大部分海綿會分泌二氧化硅或碳酸鈣組成骨骼，幫助它們黏附在海底。因為動不了，海綿主要靠過濾水中的有機物生活，是濾食性的生物。另有超過170種海綿，如枝根海綿（Cladorhizidae）是肉食性的，能夠引誘捕捉小動物。

海綿的古老從它們的身體構造就可以看出來：成年海綿的身體非常簡單，它們缺乏和人類類似的真正的“組織”或“器官”，沒有消化道、神經或肌肉。它們的身體是一根硬質直腸的樣子，有一個進水口和一個出水口，水通過這個管道后其中的有機物就被過濾走了。

雖然沒有器官，但是海綿體內卻有承擔類似功能的細胞。在動物界，海綿有一種獨一無二的細胞——領細胞（Choanocytes）。領細胞是有鞭毛的，就像一些細菌一樣。利用鞭毛，領細胞可以攪動海水形成水流，從而過濾并吞食水中的顆粒。也就是說，領細胞的功能類似于海綿的手和嘴巴。依靠領細胞，1立方厘米的海綿每天可以過濾20升水。

海綿的細胞不僅能執(zhí)行器官的任務，還具有一種超能力：所有海綿細胞都可以在一定條件下轉換角色，這在動物界也是獨一無二的。生物學家把這種超能力稱作全能分化性。借助于這種類似于干細胞的超能力，海綿才能在碎尸萬段后復原。

此外，它們體內的細胞還可以在身體內游走。一些海綿利用這種能力修復受傷的部位，還有一些海綿利用游走的細胞在海底緩慢爬行。

海綿的藥用價值

除了全能分化，海綿的另一個超能力就是它們的制藥能力。

對于許多生物來說，海綿毒性超強。這也很容易理解，由于無法動彈，海綿必須要有一套化學武器來防御掠食者。

一些海綿會釋放毒素“溶”掉搶占地盤的珊瑚的碳酸鈣。一些海綿還可以殺死珊瑚蟲。比如，紐扣珊瑚的珊瑚蟲會寄生在海綿Trikentrion Flabelliformis 上，為了對抗珊瑚蟲，這種海綿會生成毒素。后來研究者們發(fā)現(xiàn)，這種毒素不僅可以殺死珊瑚蟲，還具有抗生素的性質，能夠殺死革蘭氏陽性菌（如枯草桿菌）。

紐扣珊瑚的珊瑚蟲寄生在海綿上

但是對于人類來說，海綿制造的不少物質能治療人類的疾病，因此具有很高的醫(yī)藥價值。比如，圓皮海綿內酯（Discodermolide）就是一種抗腫瘤分子，貪婪倔海綿（Dysidea Avara）中分離的分子Avarol 可以治療牛皮癬。

既然海綿粉身碎骨后還能復原，還具有很高的藥用價值，那它們應該很適合拿來制藥吧？實際上目前商業(yè)化的只有少數(shù)海綿，最大的困難在于海綿供應不足。

確實，在古代，地中海地區(qū)就有人工養(yǎng)殖海綿，然后制成刷碗刷背的海綿。海綿養(yǎng)殖業(yè)和漁業(yè)也曾是非常興旺的產業(yè)，1913—1938年，每年捕撈的海綿都超過180噸。

神奇的貪婪倔海綿

因為海綿的復原能力強，養(yǎng)殖時只需要掰一塊就可以在別的地方“種”起來了，技術含量不高。養(yǎng)大的海綿收割后處理一下，就可以拿到市場上賣了。

不過，在實驗室和藥廠培養(yǎng)具有藥用價值的海綿就是另一回事了。

首先，海綿雖然復原能力強，但是生長緩慢。而且一些來自海綿的生物活性物質含量很低，要提純的話就必須要大規(guī)模密集養(yǎng)殖海綿。

其次，大多數(shù)海綿和微生物共生，缺乏某些微生物，它們就無法制造人類所需的物質。但是在密集養(yǎng)殖的情況下，使用抗生素和藥物幾乎是必然的，這些藥物影響的不僅僅是海綿，還可能會殺死共生微生物。這也是海綿規(guī)?；B(yǎng)殖的一大難點。

最后，海綿打碎后雖然能重生，但散伙的海綿細胞不能進行DNA復制，只有在重新聚合后才行。所以要像在大罐子里發(fā)酵菌液那樣散裝養(yǎng)海綿寶寶，目前看也是不可能的。

（本文經授權轉載自“把科學帶回家”公眾號，有刪節(jié)）