PNAS：不老的传说（附原文）

qingshui1985

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生物通报道：来自英国诺丁汉大学等处的研究人员发表了题为“Telomere maintenance and telomerase activity are differentially regulated in asexual and sexual worms”的文章，揭示了一种涡虫如何克服衰老过程，实现不老传说的奥秘，这将有助于减缓人类细胞衰老，以及了解衰老相关的特征，这一成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。6 [6 k) _9 f$ u; b3 K" _
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涡虫（Planarian worms）是一种令科学家们惊奇的动物，这种扁形动物门的物种具有几乎无限的再生能力，涡虫属于能迅速再生的动物之一，把一条涡虫切开200多块，就会长成200多条涡虫。研究人员希望通过分析这种动物替换衰老的或者受损的组织和细胞的能力，来帮助理解其长寿的奥秘。5 {6 ^! K3 t/ B$ m7 m) f
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文章的通讯作者是诺丁汉大学Aziz Aboobakera博士，他表示，“我们已经分析了两种涡虫，其中一类能有性繁殖，就像人类一样，另一类是无性繁殖，简单的分裂成两个细胞。这两种涡虫都能不断生成新肌肉，皮肤，肠道，甚至整个大脑，无限再生。”
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0 P8 v! p: e+ o7 s) I$ K“通常当干细胞分裂的时候，比如出现伤口，繁殖过程，以及生长过程中，细胞会发出衰老的信号。这也就是说，干细胞不能再分裂，因此逐渐失去我们机体组织细胞更换的能力。我们衰老的肌肤也许就是最明显的例子。涡虫以及其干细胞却不知为何，能避免这种衰老过程，保持细胞分裂。”$ y, b7 r: ?4 u0 B' C' x$ ~
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与细胞衰老密切相关的一个事件就是端粒长度，端粒是染色体末端的DNA重复序列，作用是保持染色体的完整性。DNA每次复制，端粒就缩短一点。一旦端粒消耗殆尽，染色体则易于突变而导致动脉硬化和某些癌症。因此不少科学家认为端粒DNA长度和人的年龄存在密切的关系。* ^6 Z' {0 q$ e* E

7 o7 l3 {2 g2 w) a9 c考虑到涡虫的长寿命，因此研究人员预测涡虫能维持其成体干细胞染色体末端长度，实现不老的传说。他们进行了一系列具有挑战性的实验，揭示了涡虫长寿的秘密，并从中找到了能帮助细胞继续分裂的分子诀窍。
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2009年，三位美国科学家凭借“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”这一成果，获得了2009年诺贝尔生理学或医学奖，他们揭开了人类衰老和罹患癌症等严重疾病的奥秘。& Y9 ?: v$ z" x4 }
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不过也有研究人员指出，近年来陆续有研究发现端粒和染色体等虽然与细胞老化有关，进而影响衰老，但并非唯一的因素，生命衰老是一个非常复杂的进程，它有许多不同的影响因素，端粒仅仅是其中之一。但无论如何，这些有关人类衰老、癌症和干细胞等方面的研究将有助于我们对细胞的理解增加新的维度，清楚地显示了疾病的机理，并将促使我们开发出潜在的新疗法。
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在这篇文章中，研究人员分析了端粒酶的编码基因在涡虫上存在的可能性，检测了其活动以及由此产生的端粒长度，发现无性繁殖的蠕虫在繁殖时大大提高一种基因，使干细胞在分裂并替代缺少组织时维持端粒长度。但是研究人员也很奇怪涡虫有性繁殖不会出现同样的方式来维持端粒长度。有性繁殖和无性繁殖的涡虫都拥有无限繁殖的能力。研究人员认为，有性生殖蠕虫将最终显现端粒缩短的影响，或者能够用另一种不会涉及端粒酶的机制来维持端粒长度。. ~0 \* R9 e7 L1 v9 ^5 e2 P
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Aboobaker博士总结道，“无性涡虫具有在繁殖过程中维持端粒长度的潜力，我们的研究据证明了之前的一个推测：动物如何实现长寿和其如何衍生。下一个目标是深入了解这种机制并分析进化成为长生不老的生物。”
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这项研究将有助于我们深入了解衰老过程的机理，并用于促进包括人类在内的生物的健康。（生物通：万纹）
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8楼原文

qingshui1985

Telomere maintenance and telomerase activity are differentially regulated in asexual and sexual worms% r4 \; [& G: n0 N- M
Thomas C. J. Tana, Ruman Rahmanb, Farah Jaber-Hijazia, Daniel A. Felixa, Chen Chena, Edward J. Louisa, and Aziz Aboobakera,1$ H( ?! C9 l3 l
Abstract
- U/ V! i# n5 C3 s. V# iIn most sexually reproducing animals, replication and maintenance of telomeres occurs in the germ line and during early development in embryogenesis through the use of telomerase. Somatic cells generally do not maintain telomere sequences, and these cells become senescent in adults as telomeres shorten to a critical length. Some animals reproduce clonally and must therefore require adult somatic mechanisms for maintaining their chromosome ends. Here we study the telomere biology of planarian flatworms with apparently limitless regenerative capacity fueled by a population of highly proliferative adult stem cells. We show that somatic telomere maintenance is different in asexual and sexual animals. Asexual animals maintain telomere length somatically during reproduction by fission or when regeneration is induced by amputation, whereas sexual animals only achieve telomere elongation through sexual reproduction. We demonstrate that this difference is reflected in the expression and alternate splicing of the protein subunit of the telomerase enzyme. Asexual adult planarian stem cells appear to maintain telomere length over evolutionary timescales without passage through a germ-line stage. The adaptations we observe demonstrate indefinite somatic telomerase activity in proliferating stem cells during regeneration or reproduction by fission, and establish planarians as a pertinent model for studying telomere structure, function, and maintenance.
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illidancui

有关涡虫的研究总会让人搞到兴奋

qingshui1985

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现阶段哺乳动物尤其是人类干细胞研究肯定是重点。不过从无脊椎动物如涡虫 水螅的再生研究可以给与我们一些启发

knowtumor

将生命传递下去的方式在不同生物是不同的。人类和众多的哺乳动物是有性生殖。也就是说，体内所有的细胞除生殖细胞外，只有一个目的地--死亡。生殖细胞肩负的是将生命下传的责任，必须找到自己的另一半。这就是人间所有情爱故事的最根本的生物学基础...

zorro

求原文  

zorro

涡虫
2 q4 ^0 L0 B0 c! k0 \    涡虫扁形动物门(Platyhelminthes)涡虫纲(Turbellaria)动物。Planaria指真涡虫属，而planarian一词则指片蛭科(Planariidae)及近缘科的动物。分布广泛，多数为淡水种，有的生活在海水、陆地或寄生。另：有图书以此为名。% q2 ~7 d9 ~) R0 j  F. y4 w4 D

. {" @: L$ Z) k1 d+ s( ^中文学名： 涡虫
" q4 n4 o" t$ I1 k界： 动物界
5 E9 r7 ]* w+ c, S6 a门： 扁形动物
+ Y3 \* H# ]' P: f# w: O纲： 涡虫 0 V3 R6 l; c' Z0 e" O
目： 三肠 6 b  s5 k2 Y* [+ g
科： 蛭
+ f) Q/ q6 f( Z* r* P属： 真涡虫 ! c6 k; x' a" K7 }3 F4 i
分布区域： 世界各地 - P) ^( ]9 D0 g' b! V

5 Y4 ?7 E' g6 {2 I涡虫器官再生基因  planarian 　　$ x; s# [9 U0 a& }: x0 S6 Y
    体呈叶片状，柔软，有纤毛。头铲形，有两眼，有时具触须。尾尖。口在腹面后侧，常在近体后1/3处。无体腔。咽可从口内伸出，咽下接肠，肠为盲管。体长一般约3～15公厘(0.1～0.6寸)，有的超过30公分(约1尺)。热带种色鲜艳，北美的Dugesia属黑灰或褐色，波浪式游泳或匍匐前进。多数肉食性，夜出取食原生动物、小螺和蠕虫。雌雄同体。生殖器在初秋开始发育。春季产出含受精卵的卵茧，发育不经变态。平角涡虫属(Planocera)有一幼虫期在卵内度过。有些种在产卵茧后身体一分为二，每一半又长成新个体。微口涡虫属(Microstomum)的尾端能长出新个体，称为芽，能附在母体上一段时间，有时3或4个芽组成链状。涡虫由于再生能力强而常用于实验。  　　扁形动物门，涡虫纲（Tubellaria）中淡水生活的习见种类，属三肠目（Tricladida）。
4 p2 D: [2 O  g4 c    世界上已发现近400种，我国记录7种，以日本三角涡虫（Dugesiajaponica）分布最广，这也是亚洲东部常见的一种。 　　
( Y. H+ C& Y* c7 ~& y9 A4 S    涡虫生活在溪流浅水处，多隐于石块下面，昼伏夜出。体呈树叶形，背腹扁平，腹面密生纤毛，可爬行。全体淡褐色，长10余毫米。头呈三角形，背侧有1对黑色眼点，两侧各有一耳突，为嗅觉器官。体末端钝尖。体中部稍后处的腹中央有口，连于咽囊，囊内有一肌肉性管状的咽，可伸出体外。咽与肠相连，肠分3枝，1枝向前，2枝向后。涡虫以蠕虫、甲壳类、昆虫等为食，咽吸住食物后，肠即分泌消化液，使之溶为液状物，再吸入肠内，进行消化。不能消化的食物残渣，仍由口排出。无肛门。养分为肠壁吸收，贮存于实质中。代谢产物由原肾管排除，许多排泄孔位于背侧。呼吸作用经体表进行。雌雄同体，生殖器官复杂，生殖孔位于口后。生殖时  7 O- O" G4 D; g. @$ O6 I* [
，二涡虫尾端一段腹面相贴在一起，生殖孔相对，互相交换精子。卵在体内受精，数个受精卵和卵黄（营养物质）被生殖囊分泌的粘液形成的膜状卵茧包裹，排出体外，在外界孵化成幼涡虫。涡虫再生力极强，是一种很好的实验材料。横切为2段或多段，每段均可再生成一完整的涡虫。实质组织是分化新细胞和再生组织的主要来源。再生具有极性。如切为3段，前段再生出后端，后段生头，中段前生头后生后端。 　　
' ]/ x: \5 x. d! R3 P. E3 z    海产涡虫中许多是原始种类，多肠目（Polycladida）涡虫的肠有许多侧枝；无肠目（Acoela）无肠；单肠（Rhabdocoelida）的肠为一直管。有的自由生活，少数寄生。陆生的土蛊（Bipalium），生活在山区潮湿隐蔽处，最长的可达1尺。
: f. ~7 O# p5 g  t4 U+ p涡虫特征& k7 L, _8 W. F# t) L5 V3 ]) B" X
　　实体涡虫属于无脊椎动物扁形动物门，涡虫纲（Tubellaria）中淡水生活的习见种类，属三肠目（Tricladida）。世界上已发现近400种，我国记录7种，以日本三角涡虫（Dugesiajaponica）分布最广，这也是亚洲东部常见的一种。涡虫热带种色鲜艳，北美的Dugesia属黑灰或褐色，波浪式游泳或匍匐前进。多数肉食性，夜出取食原生动物、小螺和蠕虫。雌雄同体。生殖器在初秋开始发育。春季产出含受精卵的卵茧，发育不经变态。平角涡虫属(Planocera)有一幼虫期在卵内度过。有些种在产卵茧后身体一分为二，每一半又长成新个体。微口涡虫属(Microstomum)的尾端能长出新个体，称为芽，能附在母体上一段时间，有时3或4个芽组成链状。涡虫由于再生能力强而常用于实验。
& q+ m. c0 W# P1 u' l6 I涡虫生活习性
& [' E/ A# {2 z& l$ S　　涡虫涡虫大多生活在洁净富氧的海水或淡水中。生活在溪流浅水处的，多隐于石块下面，昼伏夜出。身体柔软，头部具眼点和耳突，体呈树叶形，背腹扁平，腹面密生纤毛，可爬行。全体淡褐色，长10余毫米。头呈三角形，背侧有1对黑色眼点，两侧各有一耳突，为嗅觉器官。体末端钝尖。体中部稍后处的腹中央有口，连于咽囊，囊内有一肌肉性管状的咽，可伸出体外。咽与肠相连，肠分3枝，1枝向前，2枝向后。涡虫以蠕虫、甲壳类、昆虫等为食，咽吸住食物后，肠即分泌消化液，使之溶为液状物，再吸入肠内，进行消化。不能消化的食物残渣，仍由口排出。无肛门。养分为肠壁吸收，贮存于实质中。代谢产物由原肾管排除，许多排泄孔位于背侧。呼吸作用经体表进行。雌雄同体，生殖器官复杂，生殖孔位于口后。生殖时，二涡虫尾端一段腹面相贴在一起，生殖孔相对，互相交换精子。卵在体内受精，数个受精卵和卵黄（营养物质）被生殖囊分泌的粘液形成的膜状卵茧包裹，排出体外，在外界孵化成幼涡虫。涡虫再生力极强，是一种很好的实验材料。横切为2段或多段，每段均可再生成一完整的涡虫。实质组织是分化新细胞和再生组织的主要来源。再生具有极性。如切为3段，前段再生出后端，后段生头，中段前生头后生后端。 　　海产涡虫中许多是原始种类，多肠目（Polycladida）涡虫的肠有许多侧枝；无肠目（Acoela）无肠；单肠（Rhabdocoelida）的肠为一直管。有的自由生活，少数寄生。陆生的土蛊（Bipalium），生活在山区潮湿隐蔽处，最长的可达1尺
- P! b% P# k$ o! j% Y怎样采集涡虫1 ^0 Q, P5 Z/ I& m: G
　　涡虫生活在淡水里，常吸附在石块上，不大活动，也不喜欢阳光。涡虫常隐蔽在水底的石块或树叶下面，在水流不急，上游又有丰富有机物的溪水中，很容易找到它。例如，溪流从小村庄绕过，注入池塘再流出不远的下游，翻开溪底的石块或树叶，往往能找到涡虫。 　　# `& t6 w+ B' ]
    发现涡虫后，用毛笔将它刷下，落人盛有清水的广口瓶里，再捡几块采集地的小石块，以备回家后放入饲养缸。 　　如果发现涡虫数最不多，可用食物诱捕。选择新鲜的鱼鳃或动物肝脏作诱饵，用石块将诱饵压在有涡虫生活的溪流中。过几小时后再检查，往往会见到有许多涡虫在诱饵上取食。& s. _* K$ q4 c0 G+ i* t
怎样饲养涡虫, c) f! H+ t( d- Z0 }
　　野外采回的涡虫，可移入金鱼缸或其他玻璃容器内饲养。饲养缸必须很干净，否则就会影响涡虫正常生活，甚至会引起死亡。另外，涡虫有避光的习性，饲养缸要放在阴凉处，缸内放些采集地带回的小石块。缸口盖上一层纱布，以防蚊子等产卵。饲养水最好用井水，如用自来水，须放２－３天后才可使用。 　　涡虫喜食易消化的动物性食物，可用新鲜的动物肝脏或煮熟蛋黄喂饵，也可喂少量鱼虫。一般每周饲食一次，可在换水前进行。可把肝或蛋黄分成指甲大的小块，投入缸底，涡虫会很快地吸附其上，伸出咽取食。几小时后，涡虫的体色会有明显的变化；喂肝时体色变深，喂蛋黄时体色变黄。 　　及时换新鲜水是饲养涡虫的关键，在夏季尤为重要。换水时，用毛笔将涡虫一一移入盛有清水的临时容器里，把饲养缸内的水倒掉，并刷洗干净，再注入清水，最后将涡虫移回。涡虫对水质很敏感，一旦饲养水开始变质，涡虫就会离开水底石块，或浮上水面，或不安地游动。这时应立即换水。

qingshui1985

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flywithiyiy

人体细胞的衰老或许源于端粒的缩短。端粒缩短后造成染色体不稳定，产生变异，变异的产物致使体内新陈代谢发生变化。新陈代谢的不平衡或者有害的物质将反过来影响基因的表达，基因表达的不平衡又将影响新陈代谢的循环，相互影响的循环.....最终细胞要么死亡，要么癌变，要么产生致使人体疾病的产物...