探秘水母生命与生理的新成果
（一）水母生命及基因探秘的新信息
1．探索水母生命循环的新进展
揭开地球上唯一永生动物水母的神秘面纱。[96]2018年8月，有关媒体报道，不死水母的故事起始于1988年。那一年，意大利海洋生物学专业学生克里斯蒂安·萨默，在意大利西北部靠近热那亚的浅水区，收集到一只微小的钟形水母体，它长着少量纤细的触须，粉红色的性腺呈吊灯形。在一个周五，他把这只水母放在一碗海水中，却忘了在周六把它放回到冰箱去。当他在下周一回到实验室时，发现水母体不见了。但它没有完全凭空消失，那只碗中留下了一只水螅体。
这一反常现象，让研究人员感到困惑。科学家认为，他们早已熟知水母的生命周期：受精卵长成毛茸茸的胶囊状幼虫，幼虫变形为水螅体，随后长成能够游动的水母体。水母体产生卵子和精子，完成繁衍后代的使命，直至最后走向死亡。但是，一个周末的时间显然不够碗中的水母体完成繁殖、长成幼虫、变形为水螅体的过程。这些转变需要花上数周的时间。那么，那个周末发生的转变，就只剩下一种惊悚的可能性：就像电影《返老还童》中的本杰明·巴顿一样，水母一定逆转了年龄，从生命循环中成熟的水母体逆转变回水螅体。
通常情况下，水母由受精卵发育而来，长成幼虫，之后变形为水螅体，最后成为能够自由游泳的水母体。不过，灯塔水母并不严格地受生命循环限制，成熟的水母体也可以变回水螅体。
人们在几个世纪前已经知道，水母的生命循环并非一层不变。一些水母会跳过水螅体阶段，直接从幼虫(也叫浮浪幼虫)成长为水母体。也有很多水母一直从未经历水母体阶段，一直以水螅体生活。水螅体可以由其他水螅体变化而来。水母体也可以从其他水母体的下腹部生出来。除去水母生命循环中的可塑性，科学家相信存在着一个极限，一旦水母体到达了繁殖的年龄，这些不同寻常的变态行为再也不会出现。我们一直相信，一旦动物成熟至能够产生卵子和精子，之后唯一的选项就是繁殖和死亡。这种观念，一直延续到那只在一个周末让自己恢复年轻的水母出现。
意大利萨伦托大学的斯蒂法诺·皮莱诺在他位于莱切的实验室附近，发现了这类不死的水母：灯塔水母。在实验室，皮莱诺和合作者观察了水母从水螅体到水母体，以及水母体到水螅体的来回转变，其间没有经过从繁殖到死亡的生命过程。
在它们发育成熟成为自由移动的水母体之前，典型的水母幼虫会变成锚状的水螅体。但是一些水母会跳过一些阶段，或者就一直保持在水螅体阶段。
皮莱诺说：“这就相当于一只蝴蝶重新变成毛毛虫，简直难以置信。这一定需要真正的变态，而且是相反的变态过程。”
皮莱诺也一直强调，通过感染、被捕食等情形，灯塔水母也会经历死亡。他说：“如果它们确实是不死的，那么我们不难想象，海洋中会飘满灯塔水母，但我们并没有看到那样的景象。”但至少在理论上，水母可以永远沿着生命的循环向前，或是向后。在日本，一位科学家在他的实验室里把一只灯塔水母保存了几十年。
最近，我们了解到拥有这种永不衰老倾向的，可能不止这类小型水母。灯塔水母是非常小的物种。多数的水母体都在野外中被吃掉了，它们的永生也没有太大用处。
2．探索水母生命循环的新进展
发现水母可阻止和逆转衰老的基因。[97]2022年8月29日，《新科学家》网站报道，西班牙奥维耶多大学生物学家玛丽亚·托纳及其同事组成的一个研究小组，通过比较两种相似水母的DNA，发现了可阻止和逆转永生水母衰老的基因。研究人员称，这一基因可能与人类衰老有关，最新研究有望为再生医学以及治疗癌症、神经变性、衰老和与衰老相关的疾病提供新线索。
水母的一生可这样概述：漂浮的幼虫附着在海底并发育成芽状息肉，这些水底生物不断自我克隆，最后发育成能自由游动的伞形水母。对大多数水母来说，这一旅程的终点是死亡。
但灯塔水母（也叫不朽水母或永生水母）可逆转这一旅程。当遇到困难，比如身处恶劣的环境中或受伤后，它们的身体会融化成无定形的包囊，重新附着到海底，并退化成息肉。他们可无限地重启循环，以避免死亡。
为找出永生水母延缓衰老的秘诀，该研究小组对其基因组进行测序，并与相关但不会永生的深红水母进行比较。
他们发现，永生水母体内拥有两倍多的与DNA修复和保护相关的基因拷贝。这些基因复制品可产生更多的保护性和恢复性蛋白。此外，永生水母还拥有独特的突变，可抑制细胞分裂，防止作为染色体保护帽的端粒退化。
此外，为确定永生水母是如何逆转为息肉的，研究人员研究了在这种反向变形过程中哪些基因是活跃的。他们发现，永生水母会使发育基因沉默，使细胞恢复到原始状态，并激活其他基因，使新生细胞在新水母萌芽后重新分化。研究人员说，这些基因变化共同保护永生水母免受时间的侵蚀。
研究人员指出，深红水母也能恢复活力，只是不如永生水母那样普遍。比较这两者之间的差异，可能有助于揭示水母永生程度的差异，但无法揭示永生本身。新发现的基因，可能也与人类衰老有关。
（二）水母生理机制与行为特色探秘的新信息
1．探索水母断腕疗伤机制的新发现
发现水母断腕采用“均衡化”自我疗伤方式。[98] 2015年6月15日，美国帕萨迪纳市加州理工学院生物学家李·戈恩托罗领导，他的学生生物学博士迈克尔·艾布拉姆斯等人参与的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》发表论文称，水母断腕后不是重新长出新触手，而是通过重新排列触手以恢复身体的均衡性，来实现自我疗伤。
2013年春，艾布拉姆斯弄断了一个小水母的两个触手，因为他发现了一些此前从未见过的现象。“他开始喊……‘你绝对没见过这个，快过来看看。’”其导师戈恩托罗回忆说。
该研究小组猜想，可能艾布拉姆斯的海月水母会重新长出新触手，因为很多其他海洋无脊椎动物，包括海月水母自身在螅形体阶段时，都通过这种方式再生。
然而，这个海月水母并没有重新长出两只触手，而是重新排列了剩余的6个触手，直到它们均匀地分布在身体周围。海月水母剩余触手上生长的肌肉不断推扯着，直到它们重新均衡分布，触手的均衡分布对于海月水母的活动十分关键。
为此，研究人员在偶然间发现了一种全新的科学现象，他们把此称作“均衡化”。水母经常会受伤，如有时捕获猎物的攻击没有成功，均衡化是水母自我疗伤的一种重要方法。
缅因大学没有参与此项研究的海洋学家萨拉·琳赛说：“这是一项惊人的发现，是非常难得的观察性研究成果。”
戈恩托罗研究小组险些错过这项发现。他们一开始计划研究灯塔水母的肢体重构方式。在等待研究样本到来期间，他们打算先用普遍存在的海月水母做一些试验。
艾布拉姆斯说，观察到海月水母的触手调整现象后，他反复试验了几次，因为他以为可能发生了错误。随后，他确定了海月水母确实在重新调整触手，以恢复身体的均衡性，这一过程大致要花费12小时至4天。
为了调节这种现象背后的机制，研究人员把注意力转向水母的肌肉系统。如果给海月水母注射肌肉松弛剂，它们就很难完成触手均衡化过程。然而，当研究小组增加了小水母体内的肌肉脉冲时，这一过程明显比通常情况下加快了速度。
戈恩托罗补充说，了解这种现象，可以为科学家研究再生药物提供新思路。她说：“我们希望它可以激发新的生物材料技术：不是通过替换丢失的部分，而是通过恢复相关功能。”
2．探索水母联想学习机制的新发现
发现没有中央大脑的水母也能通过联想学习。[99] 2023年9月22日，丹麦哥本哈根大学安德斯·加姆主持，德国基尔大学简·比尔尼奇为第一作者的研究小组，在《当代生物学》杂志发表论文称，他们研究发现，水母虽然没有中央大脑，但也能像人类、小鼠和苍蝇一样从过去的经验中学习技能。
研究小组训练了加勒比箱水母，发现它能学会躲避障碍物。这项研究，挑战了此前认为的高级学习需要中央大脑的观点，并揭示了学习和记忆的进化根源。
比指甲还小的加勒比箱水母看似简单，但它们有着复杂的视觉系统，钟状的身体上嵌着24只眼睛。这种动物生活在红树林沼泽中，利用优良的视力在浑浊的水中穿行，并能在水下错综复杂的树根周围灵活转弯，诱捕猎物。研究人员发现，水母可以通过联想学习获得避开障碍物的能力，这是一个有机体在感觉刺激和行为之间形成心理联系的过程。
研究小组在一个圆形水箱上装饰了灰色和白色条纹，以模拟水母的自然栖息环境，灰色条纹模仿远处可能出现的红树林根系。他们观察了水箱里的水母7.5分钟。起初，水母会游向这些看似遥远的条纹，并经常撞到它们。但在实验结束时，水母与箱壁的平均距离增加了约50%，成功避免碰撞的次数增加了4倍。研究结果表明，水母可以通过视觉和机械刺激从经验中学习。
然后，研究人员试图通过分离水母的视觉中心，来确定水母联想学习的潜在过程。水母每个感觉中心都有6只眼睛，并产生控制水母运动的信号，当水母为避免碰到障碍物转向时，信号频率会出现峰值。
研究小组还分析了灰色条纹移动向静止的水母感觉棍，以模仿动物接近物体的过程。感觉棍对条纹没有反应，这表明感觉棍认为这些条纹是遥远的。然而，在研究人员用微弱的电刺激训练感觉棍后，当条纹靠近时，它开始产生躲避障碍物的信号。这些电刺激模拟了水母碰撞障碍物的机械刺激。这些结果进一步表明，水母的联想学习需要结合视觉和机械刺激，而感觉棍是学习中心。
接下来，研究小组计划深入研究水母神经系统细胞的相互作用，以梳理记忆的形成。他们还计划进一步了解水母的机械传感器如何工作，以描绘出这种动物联想学习的完整画面。
3．探索水母移动行为特色的新发现
发现水母依靠触手创造的压力实现灵活穿梭。[100] 2014年2月，一个由海洋生物学家组成的研究小组，在《自然·通讯》杂志上发表文章说，人类制造的任何东西，都无法像水母一样有效地穿梭于水中。他们发现，水母的每个触手都能创造出压力系统：从水母钟形身体前部旋转的低压涡旋，会遇上形成于其身后的高压膨胀。这种压力梯度拉动着水母轻松地在水中穿梭。
该研究小组用了两年时间，对水母的推进力进行专门研究，终于揭示了让这种半透明动物有效运动的一个重要结构特点：柔韧。研究人员还通过制造机器水母，验证了这一理论，结果柔韧模型把僵硬模型甩在了身后。但是，水母是唯一发现柔韧魔法的动物吗？
一项新研究，调查了59种动物具有推进力的四肢，从虎鲸的鳍到飞蛾和蝙蝠的翅膀，再到海蛞蝓的翼状脚。柔韧性不仅无处不在，并且经过了精妙的调整。无论动物生活在空气中还是水中，无论它是利用皮肤、羽毛还是胶状襟翼推动自己前进，四肢拥有推进力的所有动物，似乎有相同的柔韧设计约束：在稳定动作中，结构长度的约1/3弯曲，弯曲角范围从15度到40度。
研究人员指出，上述描述的这种精密的“生物形态空间”，并不是共享基因的结果。相同的解决方案被重复了无数次。而鳍和翅膀的精细调整经过了良好设计，并在进化过程中被再三发现。不夸张地说，僵硬是一种拖累。
