本文转自 | 把科学带回家

微信号 | steamforkids

撰文 | mirror

关于蚯蚓，有一个流传已久的经典笑话：蚯蚓一家这天很无聊，小蚯蚓就把自己切成两段打羽毛球去了，蚯蚓妈妈觉得这方法不错，就把自己切成4段打麻将去了，蚯蚓爸爸想了想，就把自己切成了肉末。蚯蚓妈妈哭着说：“你怎么这么傻？切这么碎会死的！"蚯蚓爸爸虚弱地说：“突然想踢足球……”

蚯蚓的再生能力因为这个故事深入人心，同时也留下了一些疑惑：蚯蚓爸爸最后怎么样了？蚯蚓再生能力的极限在哪里？

这个故事的结局其实有很多种，先来说最悲剧的一种——蚯蚓一家没一个活下来。

世界上有超过1800种蚯蚓，我们国家就有200多种，它们的再生能力各异，弱的可能一刀都挨不住。

最常见的普通蚯蚓——陆正蚓（lumbricus terrestris）前段有一定的再生能力，有可能活下来，但后段大概率入土为安了。

陆正蚓 | 图源：wikimedia commons

再生能力强，动不动被大卸八块，为科研做牺牲的蚓中豪杰是一种名叫赤子爱胜蚓（eisenia fetida）的蚯蚓，它们中的某些个体甚至在失去2/3的身体后依然能再生回来。

赤子爱胜蚓 | 图源：wikimedia commons

即使蚯蚓一家刚好是这么顽强的种类，也不一定能活下来，因为它们的再生能力还受诸多因素制约。

首先是环境条件：蚯蚓在25℃时的再生速度比20℃或30℃快。如果那天气温太低或太高，蚯蚓的再生速度就会变慢，即使没变成蚯蚓冻、蚯蚓干，也会被一大波捕食者吃掉。

环境适宜了，营养也得跟上：如果那天蚯蚓妈心情不好，饭做少了，一家人没吃饱就开始剁自己，那么在再生过程中也可能因为营养不够饿死。

假设那天风和日丽，蚯蚓妈心情分外美丽，做了一顿营养丰富的美餐，蚯蚓一家这么做依然是在作死的边缘试探。

因为决定一只蚯蚓能否再生并存活下来，最关键的还是它被切断的长度和位置。

在分析这一步之前，先来了解一下蚯蚓的基本构造。

蚯蚓看上去就是简简单单的一条蠕虫，外观上最大的特点是环节动物门典型的密集体节，有100~120个。不看蚯蚓移动，你甚至分不出它的头和尾。

实际上，蚯蚓体内“五脏”俱全，高等动物该有的核心部件——脑、心脏、生殖器官一个不少。

蚯蚓内部构造 | 来源：见图注

成年蚯蚓靠近头部，大约26~33节的地方有一圈围脖一样的结构，那是蚯蚓性成熟后出现的生殖带（clitellum）。

蚯蚓外部构造，生殖带体节明显不同 | 来源：见图注

小蚯蚓可能不知道，自己的爸妈其实是雌雄同体，既可以当爸，也可以当妈，它们共浴爱河后会产下卵茧，里面能孵化出2~20只小蚯蚓。

蚯蚓的卵茧 | 图源：wikipedia

在赤子爱胜蚓的再生实验中，研究人员给蚯蚓从头到尾设置了多个不同的切割位点，最前面6节是脑神经结所在的位置，被定义为头部。

切割类型分为有头无尾（a组）、无头无尾（b组）和无头有尾（c组）三大实验组。

分别保留前段（a）、中段（b）和后段（c）的3个实验组 | 图源：

xiao, n., ge, f. and edwards, c. a. (2011)

整个恢复过程是这样的：

蚯蚓切口上的血管和肌肉组织快速受缩，坏死细胞被吞噬，4小时后伤口就基本愈合。接下来几天会像种子发芽那样长出芽基（blastema）。

5~7天后长出一根豆芽般的嫩尾，比较透明不分节。

蚯蚓尾部再生过程中长出的“小肉芽”

7~11天开始分节，12~16天分节完成。

5周后就基本看不出这是新生组织了。

在3大组中，有头无尾组恢复得最好，其次是无头无尾组，最弱的是无头有尾组。

不难预料，在各组中保留体节数越多的，再生能力和存活率都越高。

以有头无尾组为例，只保留几节（实验中为6节）的不出5天就都死了；保留1/4体长（前25节）的两个月后也基本全军覆没；保留1/3体长（前32节）的，两个月后存活率不足50%，而保留至少半段的，两个月后的存活率依然有80%以上。

从实验结果看，蚯蚓各个部分的体节都有再生潜力，但再生速度不一。在无头无尾组中，尾巴再生的速度明显比头部快。

一般动物脑袋没了，我们就默认它没救了。然而，脑子在蚯蚓再生过程中并没有那么重要，就算脑所在的前6节全部切掉，也能再冒出来。

不过，有脑子的幼年蚯蚓尾部再生率更高，但对于成年蚯蚓，保住脑袋反而降低了尾部的再生率。科学家推测，这可能是成年蚯蚓脑区分泌的调控因子（clitellum factor）在抑制尾部再生。

相比脑子，生殖带对成年蚯蚓的存亡更加关键，如果切掉了这个部分，成年蚯蚓基本撑不了多久。当然，只留生殖带所在的几节也是不行的。

总地来说，幼年蚯蚓的再生能力比成年蚯蚓高，在早期阶段的存活率明显比成年蚯蚓高。

所以这个故事最好的结局是：小蚯蚓幸存下来，还可能收获一个小伙伴；蚯蚓妈妈切的3刀都集中在头尾，留下最长且有生殖带的中段有机会活下来；而要凑够一场足球赛，蚯蚓爸爸至少得切成10段（5人制足球赛，不包括裁判），除非它都在头尾削薄片，否则只能成为肉丁了（r.i.p.蚯蚓爸）。

如果把蚯蚓一家的设定换成涡虫一家，就算是凑个正式足球队加满场观众也没问题。毕竟，它的再生极限已经到了仅留1/279身体都能长成完整个体。

切成3段的涡虫再生成了3只涡虫 | 图源：beanelab

但蚯蚓的再生方式和涡虫不同，涡虫之所以能这么开挂是因为它还保有大量干细胞，这种细胞一直保留着分化成各种细胞的潜力。而蚯蚓等环节动物再生时，会将已经分化的细胞先脱分化，再赋予它们新的使命。这种再生方式更接近蝾螈等脊椎动物的再生方式，所以对研究高等动物如何再生借鉴意义更大。

不起眼的蚯蚓是土壤中的重要分解者和耕耘者，它们帮助万物回归土壤，化为植物的养料，为根系松土，还为众多动物提供食物。而且普通蚯蚓就算切断，也很难见证奇迹，所以请不要随便欺负蚯蚓一家，浪费未来粮食。

蚯蚓爸：早知道跟涡虫组队了。

上观号作者：上海科协