器官、手臂、附肢和其他复杂组织在脱离宿主后通常会迅速腐烂。生物学家曾设法让一些组织在体外存活——器官移植就依赖于此——但这需要无菌环境和富含生长因子的营养培养基。如今,科学家发现,从一种名为Psolus fabricii的海参身上取下的组织碎片,如果放在普通海水中,可以无限期存活。

“这是自然发生的组织永生,”纽芬兰纪念大学的研究员、该研究的主要作者Sara Jobson说,“组织如此轻易地存活下来,闻所未闻。我们从未见过这种情况。”

Psolus fabricii是一种生活在北大西洋和北冰洋冷水中的海参。其底部(称为足底)柔软,环绕着一圈管足,用于抓握岩石。一旦固定在岩石上,它会伸出柔软的分支触手,以悬浮颗粒为食。由于这些海参生活在恶劣环境中,它们的足和触手受伤和脱落的几率很高,因此进化赋予了这些部位极高的再生能力。

虽然海参可以轻松再生这些部分,但它们不像扁虫和一些海星那样具有全身再生能力。它们脱落的碎片不会长成新的海参。但事实证明,它们也不会死。

“我们并非有意寻找永生组织,”Jobson说,“我们的实验室专注于海参,这种海参也曾用于其他研究。我的一个合作者碰巧注意到,它被切除的组织竟然一直活着,而且似乎在愈合和存活,她并没有采取任何特殊措施来维持。这是一个偶然的发现。”

这个偶然的发现演变成了一项有组织的长期实验。研究人员从P. fabricii身上取下了管足、管足群(称为步带)和触手,发现它们放在天然、非无菌的海水中都能存活。

“我们检查了所有组织,但主要关注管足,”Jobson说。当管足被切断时,伤口边缘是一团缺失或碎裂的表皮和结缔组织。两天内,外植体开始脱落这些受损组织。内部,大量体腔细胞(海参的免疫细胞)从内部结缔组织涌向受损部位,显然是为了促进机体防御和再生。

到第六天,健康组织向内卷曲,完全封闭了伤口;被切断的器官基本恢复了工作状态。

事实证明,LiPfe外植体不仅存活,而且正在积极重组其结构以适应新的切断状态。首先是收缩。第一周内,组织直径缩小了约23%。随着时间的推移,它稳定下来并逆转了这一趋势。切除后60到120天之间,LiPfe恢复到初始大小,一年后,它们比刚从宿主身上切下时大了12%。

研究人员将这些组织作为一种全新的活体材料引入,称为LiPfe——活的永生P. fabricii外植体。随着时间的推移,LiPfe上演了一场好戏。

附着在海参上的管足内部包括表皮组织、结缔组织、神经丛、肌肉组织和内腔。然而,分离的外植体开始拆除自身不再有用的部分。最初占外植体17%的肌肉组织逐渐被体腔细胞侵入,这些细胞将肌肉分解成小块并破坏其结构。180天后,肌肉组织和内腔从外植体中完全消失。

取而代之的是,结缔组织扩张成为主要结构。其中的胶原纤维开始聚集在一起,形成……