用3D列印身體的動物？

當萊布勒實驗室大多數人聚焦在多毛類驚人的再生能力時，博士後研究員池田恭二郎（Kyojiro Ikeda）卻偶然在電子顯微鏡與斷層掃描的幫助下，發現了一些分子尺度的有趣現象。

池田發現杜氏闊沙蠶（Platynereis dumerilii）每一根剛毛的基部都有著「剛毛生成細胞」（chaetoblast），更近一步注意到這些剛毛母細胞會反覆伸長、收縮細胞表面的突起結構，並在伸縮過程中沉積幾丁質，進而形成剛毛。

這篇去年發表在《自然通訊》（Nature Communications）上論文的資深作者萊布勒表示：「我們認為這些凸起運作的模式就像3D列印機一樣，一個細胞對應到製造一根剛毛。」

更讓人驚訝的是，萊布勒指出多毛類剛毛母細胞的結構，和人類及其他脊椎動物內耳中的感覺細胞「非常相似」。這代表「多毛類系統」除了助再生研究領域一臂之力外，還有機會成為感覺細胞一類細胞的代理模型，讓科學家進一步研究如內耳感覺細胞受損導致的聽覺障礙等疾病。

萊布勒說：「某種程度上來說，我們和多毛類這般在演化上相距甚遠的生物，彼此之間也有此前不知道的相似之處。」

大自然的3D列印機

雖然一提到「環節動物」，大多時候我們只會聯想到在花園土壤中蠕動的那幾種。但這些管狀的生物在地球上其實有超過2萬4000個物種，種類極為豐富。

例如澳洲的吉普斯蘭大蚯蚓（Megascolides australis），體長可達近3公尺；燐蟲科（Chaetopteridae）下的多毛類能在黑暗中發光；吻沙蠶科（Glyceridae）中則有許多帶毒的掠食者。

德國哥廷根大學的生物學家康拉德・赫爾姆（Conrad Helm）說：「我覺得最有趣的是，這一大類動物成功適應了各種棲地，器官系統和發育體制（body plans）也因而演化得五花八門。這麼說吧，大多數環節動物的外觀都很奇特、有趣，和大家對『蠕蟲』的刻板印象完全不同。」

以多毛類為例，牠們會利用剛毛在開闊的水域中游動、在海底像走路一樣前進，甚至能挖掘隧道。有些多毛類的剛毛還配有鉤子、針刺、齒，讓牠們能牢牢固定在棲管（burrows）內。

此次新研究的亮點之一是，這是科學家第一是觀察到這些剛毛上的齒刺結構形成過程：透過類似3D列印的方式一層層累積、隨著剛毛一起成形，就像輸送帶把東西運送出來那樣。

維也納大學的細胞生物學家暨此次研究主要作者池田恭二郎表示：「每隔30到40分鐘，就有一個齒刺開始生長。換句話說，舊的齒刺還在長的時候，新的齒刺就已經開始形成了。」

這些剛毛上的結構全都由幾丁質構成。幾丁質是地球上第二多的生物聚合物，更關鍵的是人體對這種物質的耐受性極佳。這也就意味著，多毛類的剛毛研究有望開發出新的手術縫合線或組織黏著劑，讓這些醫療材料在初期保持強韌、後期又能被人體吸收。

研究人員表示，他們也預計將這種材料用來開發新的牙科黏著劑。

「真是讓人嘆為觀止！」

赫爾姆表示，這次的新研究讓他對這些古怪又迷人的生物更加好奇了。

赫爾姆說：「大自然竟然能創造出如此多樣、人力所不能及的形態，這真是讓人歎為觀止。研究團隊在這次揭露了許多過去科學界未知的超微結構與分子細節，特別是在剛毛立體結構的形成過程上，這真是大突破。」

赫爾姆強調，這也再次證實，不預設立場的基礎研究有多麽重要。

「如果沒有基礎研究，這類生物材料或相關機制，永遠無法應用在醫療領域上。」赫爾姆說：「這項研究在在證實了，科學中還有許多未解之謎。」

環節動物在地球上已經有5億多年了歷史了，比起樹木出現的時間還要早了約1億年。這些經常被人忽略的生物，究竟還有多少不為人知的祕密等著人類「學上一課」呢？

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