寄生蟲曼氏血吸蟲，其感染數(shù)以百萬計的人，每年，引起腹瀉，營養(yǎng)不良，肝大，脾，依賴于干細(xì)胞，以推動其長期人類宿主內(nèi)的生命，根據(jù)今年早些時候公布的一項研究( 2月20日在大自然中。寄生絳蟲也有干細(xì)胞，血吸蟲的自由生活的渦蟲親屬也是如此。事實上，在一系列令人眼花繚亂的動物身上發(fā)現(xiàn)了能夠分化成身體各種其他組織的自我更新細(xì)胞，從原始海綿和不斷再生的扁蟲到兩棲動物和哺乳動物。

“[干細(xì)胞]是多細(xì)胞動物的發(fā)明，” 德國基爾大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家Thomas Bosch解釋道。這些細(xì)胞是生殖和發(fā)育不可或缺的組成部分，也是生物體一生中修復(fù)和更新組織的重要組成部分。此外，新的研究表明干細(xì)胞也可以幫助一些動物采取生活方式的根本變化。例如，在渦蟲扁蟲的情況下，科學(xué)家們最近發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞可能支持從自由生物體到寄生蟲的跨越的證據(jù)，并且海鞘似乎已經(jīng)聚集成殖民地并采用了新的繁殖方式，這要歸功于通過共享的循環(huán)系統(tǒng)共享體干細(xì)胞。

博世指出，干細(xì)胞的發(fā)育能夠滿足不同生物的需求。像九頭蛇這樣的簡單生物體具有“更多功能更簡單的干細(xì)胞”，而人類擁有超過20種不同類型的干細(xì)胞，每種干細(xì)胞支持不同的組織，從血液到頭發(fā)。他解釋說，“在進(jìn)化方面，隨著生物變得越來越復(fù)雜，越來越多的專業(yè)化”。

干細(xì)胞的力量

許多組織，如皮膚和毛囊，在整個生物體的一生中不斷再生，由所謂的體細(xì)胞干細(xì)胞推動。與僅產(chǎn)生卵子和精子的生殖干細(xì)胞相比，體細(xì)胞干細(xì)胞可以分化成許多類型的組織。干細(xì)胞對兩棲動物等動物令人印象深刻的再生能力至關(guān)重要，允許成年火蜥蜴重生四肢。衰老的癥狀，如脫發(fā)和皮膚變薄，往往可以追溯到隨著時間的推移失去其功能的體細(xì)胞干細(xì)胞的減少。但水產(chǎn)，微小的淡水動物，無性繁殖和無性繁殖，都是獨一無二的：它們的體細(xì)胞干細(xì)胞不會衰老。因此，微小的生物不僅可以在損壞后輕易自我再生，

雖然不是不朽的，但血吸蟲扁蟲也具有令人印象深刻的長壽命，有時在人類宿主中存活多年。扁蟲也具有水化的再生能力。在最近的Nature研究中，伊利諾伊大學(xué)厄本那 - 香檳分校的再生生物學(xué)家Phillip Newmark及其同事發(fā)現(xiàn)，這些特性可歸因于蠕蟲干細(xì)胞。通過跟蹤蠕蟲中的這些細(xì)胞，研究小組發(fā)現(xiàn)它們與非寄生的渦蟲親屬的干細(xì)胞具有顯著的相似性，共享其特有的圓形，大核和細(xì)胞質(zhì)尾。

除了扁蟲的長壽和再生能力外，紐馬克還假設(shè)它們的干細(xì)胞也促進(jìn)了從自由生物體到宿主依賴性寄生蟲的轉(zhuǎn)變。紐馬克認(rèn)為干細(xì)胞具有分化成廣泛的不同組織的潛力，可以提供生物體快速適應(yīng)新環(huán)境所需的發(fā)育可塑性 - 例如人體腸道內(nèi)部。

如果干細(xì)胞是血吸蟲扁蟲成功競爭寄生蟲的關(guān)鍵，那么干細(xì)胞不是唯一一次幫助生物體的生活方式發(fā)生劇烈變化。哥倫比亞安德斯大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家費德里克·布朗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞可能在海鞘的演化過程中發(fā)揮了重要作用，海鞘是一群生病的海洋動物，它們將自己附著在巖石上并過濾海水。寄托。許多海鞘物種獨立生活，但有些人已經(jīng)具備了作為殖民地生活的能力，共享一個循環(huán)系統(tǒng)，可以交換血液，營養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞 - 包括體細(xì)胞干細(xì)胞。

雖然孤立的海鞘通過種系干細(xì)胞繁殖并可以再生孤立的組織，但殖民海鞘也可以通過萌芽繁殖 - 從而增加另一個噴射到群集。布朗解釋說，萌芽允許噴射從“嚴(yán)格的性和孤獨變?yōu)闊o性和殖民” - 一個涉及干細(xì)胞重編程的過程。事實上，他發(fā)現(xiàn)殖民地噴射的一部分循環(huán)血細(xì)胞是干細(xì)胞，它已經(jīng)獲得了從一叢細(xì)胞中產(chǎn)生整個海鞘的能力。布朗提出，開發(fā)能夠生產(chǎn)更多類型組織的新型干細(xì)胞能夠使海鞘形成這些不尋常的組件。

每個他自己的干細(xì)胞

盡管可能看起來像體細(xì)胞干細(xì)胞一樣有用，但并非所有復(fù)雜的生物都有它們。與可以從小塊重新生成的渦蟲和血吸蟲不同，或者可以重新生長全部腿的蠑螈，線蟲無法再生。牛津大學(xué)的干細(xì)胞生物學(xué)家Alison Woollard表示，將秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)蠕蟲切成小塊會迅速殺死經(jīng)典的模式生物。這是因為秀麗隱桿線蟲似乎完全沒有體細(xì)胞干細(xì)胞。

但事實證明，即使成年秀麗隱桿線蟲沒有真正的體細(xì)胞干細(xì)胞，它們也沒有完全拋棄干細(xì)胞樣特性。在發(fā)育期間，由于原始受精配子分裂并分化成成蟲線蟲的確切959個細(xì)胞，所以蠕蟲保留了一種稱為接縫細(xì)胞的細(xì)胞。與干細(xì)胞一樣，接縫細(xì)胞可以不對稱地分裂，這意味著一個子細(xì)胞仍然是接縫細(xì)胞而另一個細(xì)胞分化成特定類型的組織。但與干細(xì)胞不同，一旦蠕蟲到達(dá)成年，接縫細(xì)胞就會停止更新。

有趣的是，使縫隙細(xì)胞不對稱分裂的轉(zhuǎn)錄因子一直保存到人類身上。Woollard的團(tuán)隊確定rnt-1是人類轉(zhuǎn)錄因子Runx1的蠕蟲同源物，其介導(dǎo)骨髓干細(xì)胞的增殖 - 調(diào)節(jié)秀麗隱桿線蟲中的接縫細(xì)胞分裂。在具有缺陷的rnt-1基因的蠕蟲中，接縫細(xì)胞通常不能不對稱地分裂，并且某些組織類型(例如雄性中的特殊交配結(jié)構(gòu))發(fā)育不良。在人類中，Runx1有助于調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞和血細(xì)胞發(fā)育的后續(xù)階段以及Runx1的易位 與急性髓性白血病中白細(xì)胞的過度增殖有關(guān)，表明線蟲對人類的基因具有保守作用。

有趣的是，科學(xué)家們可以改變控制接縫細(xì)胞增殖的轉(zhuǎn)錄因子，使細(xì)胞繼續(xù)不對稱分裂到成年期。這表明Woollard可能完全沒有完全喪失干細(xì)胞，因此秀麗隱桿線蟲僅僅關(guān)閉了維持它們的轉(zhuǎn)錄程序。失去重生和長壽的關(guān)鍵似乎適得其反，但是線蟲蠕蟲“不需要再生，”Woollard解釋道。她說，在3周的生命周期中，線蟲將精力放在“產(chǎn)生大量后代”上。

但線蟲很可能在動物中不尋常。大多數(shù)物種，如長壽血吸蟲，發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞是有利的。“干細(xì)胞的關(guān)鍵是器官和組織必須得到修復(fù)，”博世解釋說。“血吸蟲是非常先進(jìn)的蠕蟲 - 他們?yōu)槭裁床粫懈杉?xì)胞?”