三帶黑豹蠕蟲
圖片來源：Harvad

如果切斷蠑螈的腿，它會重新再生；而壁虎也能在斷尾求生後，再生長出尾巴。某些動物甚至具有更令人驚艷的再生能力。例如渦蟲、水母、海葵等動物，能在身體僅剩一半的情況下再生。日前，哈佛大學（Harvard University）的研究人員發現了控制全身再生能力開關的重要基因。

三帶黑豹蠕蟲

哈佛大學有機與演化生物學（Organismic and Evolutionary Biology）助理教授曼西斯·里瓦斯塔瓦（Mansi Srivastava）與研究生安德魯·格爾克（Andrew Gehrke），使用三帶黑豹蠕蟲（three-banded panther worm）做為再生能力的研究動物。研究發現，一段非編碼DNA能活化負責早期生長反應（Early growth response，簡稱 EGR）的主控制基因（master control gene）。當EGR活化後，便會啟動一連串的反應開啟其他基因，促使再生反應發生。

里瓦斯塔瓦教授表示，自然界常提出這樣的問題，那就是為何有些物種可以再生，有些物種則不能再生。事實證明，如果你比較所有動物的基因組，就會發現我們大多數的基因其實都是差不多的。因此研究人員認為，這其中的答案也許與基因組的非編碼DNA有關。

格爾克則表示，本研究最大的發現是，基因組實際上是非常有彈性的，在再生過程中隨著不同的區域被啟動與關閉而進行改變。

基因組

此研究也首次揭露了此種動物門的基因組，在此研究之前，尚未有研究人員繪製過其完整的基因組。里瓦斯塔瓦教授表示：「選擇三帶黑豹蠕蟲進行研究，最主要是因為其在演化上佔有重要的位置。它們與其他動物間的關聯性，讓我們可以對演化進行研究。」

在研究其基因組後，格爾克找出18,000處基因段在再生過程中發生改變。研究結果顯示，EGR是開啟再生反應相當重要的開關。沒有EGR，便不會有再生反應的發生。

未來發展

事實上，EGR 的基因片段也存在於不具有再生能力的人類與其他動物。對此，里瓦斯塔瓦教授表示：「如果人類也能夠在受傷的狀況下啟動EGR，為何我們不具有再生能力？答案可能在於 EGR 作為基因開關的角色上，人類細胞中 EGR 的溝通方式與三帶黑豹蠕蟲不同。」

因此，里瓦斯塔教授希望能夠進一步研究被啟動的基因段，更深入了解再生過程所活化的基因。此外，研究結果也說明，基因組的研究不能只專注在編碼蛋白質的 DNA 片段，非編碼 DNA 實際上也扮演相當重要的角色。格爾克表示：「在生物基因組中，實際上只有2%的基因負責編碼蛋白質。而我們想知道的是，其他98%的區域在全身再生過程中扮演何種角色。」

參考資料：

1. Reuell, P., & Reuell, P. (2019, March 13). Harvard study unlocks a key to regeneration. Harvard
2. Gehrke, A., et al., (2019, March 13). Acoel genome reveals the regulatory landscape of whole-body regeneration. Science DOI: 10.1126/science.aau6173

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本文由《明日科學》授權轉載，以下為原文網址：科學家發現控制全身再生能力的重要基因開關

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