科技日報訊（記者趙漢斌）蚯蚓不僅是土壤生態系統中的重要成員，也以擁有極强的前後部體節再生能力著稱。但以前，蚯蚓為何擁有再生的本領一直是個謎。近日，中科院昆明動物研究所發表在《自然·通訊》上的一項研究成果，揭示了蚯蚓再生的分子細胞學機制。
自然界中動物的再生能力，一直是個令人著迷且非常複雜的生物學過程。斑馬魚、蠑螈、壁虎等脊椎動物可以治癒創傷，甚至讓遺失的心臟、尾巴、晶狀體器官或者附肢再生。用少量組織和細胞再生整個生命體的“本領”，也被廣泛用於幹細胞生物學和再生醫學研究。
對於蚯蚓，達爾文曾在《腐殖土的形成和蚯蚓的作用》中感歎：“我們很難找到其他的生靈像它們一樣，雖看似卑微，卻在世界歷史的進程中起到了如此重要的作用。”
中科院昆明動物研究所吳東東課題組測序並拼裝了准染色體水准的高品質安德愛勝蚓基因組，並通過不同再生時期bulk轉錄組（批量測序）和單細胞轉錄組綜合揭示蚯蚓再生的分子細胞學機制。研究發現蚯蚓基因組中重複序列LINE2轉座元件可能在蚯蚓再生中扮演重要調控角色，例如LINE2轉座元件顯著高比例地插入到蚯蚓早期再生相關的差异基因位點；同時某些差异表達的LINE2轉座元件和它們的鄰近基因擁有極為相似的表達模式。
課題組發現，覈心調控渦蟲這樣的高度再生物種的EGR1（一種早期生長因數），不僅在蚯蚓再生過程中發生差异高表達，而且其側翼的LINE2轉座元件也發生顯著差异表達上調，囙此推測這些顯著差异表達的元件可能通過調控鄰近基因來參與蚯蚓再生過程。另一方面，課題組在蚯蚓基因組中發現大量基因複製事件，這些擴張的基因家族主要富集在發育生物學通路，而發育和再生在某些通路可能往往是共通的。
課題組還發現，某些顯著擴張的基因家族可能通過新增其拷貝數劑量效應來調控蚯蚓再生過程。此外，蚯蚓再生早期的單細胞轉錄組解析暗示，蚯蚓再生早期72小時後損傷癒合部位細胞的高比例組分是幹細胞，且多能幹細胞在蚯蚓再生早期過程中具有重要作用。此項研究提供了一些蚯蚓再生的候選分子細胞學機制，提出蚯蚓可作為研究再生生物學或再生醫學的新模型。