分身有術的蚯蚓

無論切頭或去尾,蚯蚓都有機會長成新的個體,但如果切成多段,也會長成數條蚯蚓嗎?

文/楊嘉慧
審稿/台灣大學動物學研究所教授 陳俊宏

不久前,網路流傳一則趣味漫畫,將蚯蚓身體切成 2 段,可以變成 2 條蚯蚓一起下棋,切 4 段就可再生出 4 條蚯蚓打麻將……。故事雖然有點誇張,

不過蚯蚓具有再生能力卻是事實,蚯蚓體節斷裂後,不論是缺頭或去尾,都有可能長成有頭有尾的個 體。

蚯蚓屬於環節動物門,由皮膚及肌肉構成一環一環的體壁,每一環為一個體節。不同種的蚯蚓體節數不一,盆栽中常見的蚯蚓體節數可達 80 節以上。成熟的蚯蚓靠近頭部的地方,有一圈較寬的環帶(為產生卵繭的器官),可據此分辨頭尾端,口部到環帶為頭部,環帶之後是 尾端。

完美再生的秘密
台灣大學動物學研究所教授陳俊宏表示,蚯蚓能否再生與傷口斷裂方向有密切關係。蚯蚓的背部和腹部各有一條貫穿全身的主要血管,兩 者間靠平行於體節的微血管相連,每段體節內部都有微血管,可獨立自成簡單的循環系統。蚯蚓若在平行體節的方向斷裂,則每段體節內的血 液尚能利用微血管循環,內部的組織器官不至壞死,就有機會存活與再生;若是從垂直體節方向縱切,血液無法完成循環,便會死去。

蚯蚓斷裂之後,身體會先進行傷口的修復:斷面上的血管及肌肉組織會馬上收縮,防止失血、組織液流失及微生物入侵,壞死的肌 肉組織也會被具有吞噬能力的細胞清除乾淨;同時,血液細胞會聚集到傷口處形成栓塞,幫助傷口閉合。有些蚯蚓的傷口修復速度相當快,不 到一天傷口就能癒合。

動物再生有兩種情形,一種是由體內的未分化細胞(可轉變成新器官或新組織的細胞)遷移到傷口處,進行細胞分裂、增加細胞數後,再進一 步分化,長出失去的器官、組織。另一種則是傷口處的細胞會先回復到原始的未分化狀態,之後再進行細胞分裂或分化。蚯蚓種類超過 4000 種,它們以何種方式再生,尚待研究釐清。

切頭去尾,也能再生?
蚯蚓雖具有再生能力,但再生能力並沒有像網路漫畫那樣誇大。在長出完整的個體之前,若沒有口腔或肛門,牠將無法進食,不論切頭或去 尾,很容易於再生過程中因為消耗過多能量而死去;除非是年輕的或個體健康狀況非常良好,才比較可能在斷掉之後長出完整的個體。

蚯蚓再生出尾端的時間通常比頭部短,例如台灣常見的黃頸蜷蚓,斷尾之後,一般數天到數週就可以再生完成;若是斷頭,則要數個月後才能 再生出完整的頭部。原因是腦、儲存食物的嗉囊、假心臟(膨大的環形血管,藉由瓣膜引導血流方向),甚至生殖器官等多種重要器官都集中 在頭部,斷頭蚯蚓再生時,必須將這些組織器官長回來,較為耗時且耗能量;而尾端只有消化管和肛門,消化管的長短較不影響消化系統的運 作,多數斷尾蚯蚓便犧牲消化管長度,在最短時間內長回可以排糞便的肛門,因此新個體的體節數相對就會減少。

一般蚯蚓若同時切頭去尾或切成數段,就很難存活,但切頭去尾也有再生成功的例子。美國科學家德魯斯(Robert C. Drewes)曾經將夾雜帶絲蚓(Lumbriculus variegatus)切頭去尾,經過 21 天後,夾雜帶絲蚓成功長出頭、尾存活下來。陳 俊宏實驗室研究發現,淡水多毛類(屬環節動物,為蚯蚓近親)瓢體蟲(Aeolosoma sp.)長出失去的頭部需 5 天,尾部僅需 4 天;同時切頭去尾,也可如夾雜帶絲蚓一樣再生成完整個體。

有關蚯蚓再生的研究報告可見於許多文獻,但是對於蚯蚓再生能力及機制的研究卻相當少。陳俊宏表示,現在用於再生實驗的動物,大多集中 於體制較複雜的脊椎動物(斑馬魚、老鼠)及棘皮動物(海星),或是體制相當簡單的渦蟲或水螅,而體制複雜程度介於中間的蚯 蚓及多毛類的研究相對較少,其實牠們對於解開再生能力的生化分子機制有一定程度的貢獻,也有助重啟人類再生機制,及應用於醫學治療相 關疾病等。

蚯蚓也會自割求生?
壁虎遇險時會斷尾自割求生,自割現象在某些蚯蚓也可見到,例如加州腔環蚓等類蚯蚓,若被捧在手掌上過久,牠們的尾部就可能自割斷裂。 蚯蚓自割的長度通常是身體的1/4~1/3,斷裂後的尾巴仍會扭動,尾巴雖然可能有再生能力,但通常在還沒長出完整的頭部之前即萎縮 死亡。

蚯蚓自割的原因,目前並不了解。台灣大學動物學研究所教授陳俊宏認為,蚯蚓能夠感應環境溫度變化,人類體表溫度約35℃,而 蚯蚓活動的土壤溫度約在 25℃,因此,自割現象可能是蚯蚓面對不適當環境所做出的反應。另有其他科學家認為,自割是因為尾端累積過多有毒物質 所造成,例如顫蚓的尾巴有可以吸收重金屬物質的細胞,當金屬累積到一定濃度,尾端體節與體節之間的隔膜便會凹陷裂開。此 外,也有人提出自割可能是一種衰老現象,不過上述論點都只是猜測,目前沒有足夠證據證實。

延伸閱讀
〈人類斷肢 也能再生?〉,宗岡、韓萬鍾、賈迪納撰文,《科學人》2008年第75期5月號
〈神經再生新曙光〉,王心瑩撰文,《科學人》
台灣蚯蚓資料庫
高二課本《生命科學》下冊


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雲竹小棧

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