作者： 羅爾德·盧斯
漩渦可能是當今生物界最受歡迎的漩渦之一。漩渦中的生物以其強大的攻擊和來自無限再生性質的自我攻擊而聞名：切割長頭，切割尾巴，切割成279個部分，可以生長279個完整的昆蟲;
圖 1.這個1898年的實驗展示了如何将一個漩渦切成小塊，并重新獲得幾個漩渦蠕蟲。左邊是一張切割圖。12月20日，一個漩渦被切成九個部分。圖中自上而下是編号為I-V的渦旋碎片逐漸成長為完全渦旋的過程，分别在1月4日、1月11日、1月17日、2月5日、2月19日和3月13日從左到右映射。圖檔來源：Ref2
漩渦無限再生幹細胞的能力來自它們強大的成體幹細胞庫。在一定條件下，幹細胞可以增殖并分化成具有特殊功能的細胞，如神經細胞、肌肉細胞等。近年來，研究人員通過調節決定幹細胞分化的渦旋中信号分子的濃度，結合cut-cut方法，殘酷地創造了兩個，三個甚至四個頭（圖2）。
圖 2.單頭，雙頭，三頭和四頭渦蟲，以及它們染色的中樞神經系統。上圖顯示了漩渦，下圖中的綠色是中樞神經。圖檔來源：Ref3
最近，另一個實驗室利用渦旋的特征來研究視覺進化和視覺形成 - 科學家的好奇心和破壞性可能與一個五歲男孩的好奇心和破壞性相比對。
一些科學家認為，兩側所有對稱動物的視覺系統（似乎是軸對稱的）都是從相同的簡單視覺感覺系統進化而來的。從漩渦到人類，視覺反應的第一步是通過光敏細胞中的視覺蛋白質将光子轉化為生物信号。然而，人類可以通過不同的視覺蛋白質來區分顔色（光波長），或者他們可以使用複雜的神經系統将外部世界的二維投影重建為三維世界，而渦旋的光敏細胞隻有一種視覺蛋白質，神經系統對光的反應是簡單的怪異，即暴露在光下時趨向于或避開光源。
圖 3.渦旋視覺感覺系統的示意圖。左上角：漩渦眼點，神經投射到視覺中心。左下角：渦旋眼點輪廓，覆寫色素細胞的表面，細長用于光敏細胞。右上：染色的光敏細胞。右下：渦旋神經系統圖。照片來源 5
漩渦是一種避光生物，當它撞擊漩渦的側面時，它會選擇避開光線。普遍的觀點一直是，單視覺蛋白質敏感系統隻能感覺到光的存在與否，并不能實作顔色分化。
然而，實驗發現，渦旋蠕蟲能夠對光做出更複雜的反應。當兩種不同波長的光同時從左右照射渦流時，在大多數情況下，渦流選擇性地避開一側。如果兩邊光的波長差超過25nm，漩渦将能夠區分兩者之間的差異并朝着"偏好"一側移動，而漩渦則最不像藍色和青色光（波長450nm-500nm），如果兩種顔色的光同時出現，漩渦将開始懷疑蠕蟲是天生的，并且自我吸收。
雙面照明實驗。在視訊中，左光波長為500nm，右光波長為545nm。渦旋放置在兩種類型光的交界處，顯着顯示出對右側的選擇性回避。不幸的是，原始文本不包括在450nm / 500nm雙面光實驗中選擇性地遊泳的渦旋的視訊。視訊來源：參考文獻 5
那麼漩渦如何區分光的波長呢？Gulyani的實驗室推測，渦旋并不能真正區分入射光的波長。但是，由于視覺蛋白質對不同波長的光子的吸收能力不同，導緻不同的光照照轉化生物信号的強度不同，渦旋對不同強度的生物信号反應不同，産生能夠區分顔色的錯覺。
為了驗證這一假設，研究人員在實驗中引入了入射光強度的變量。真正識别特定波長光的視覺感覺系統不會随着光強度的變化而改變顔色。例如，人類視覺系統中有三種類型的視覺蛋白質對紅色、綠色和藍色波長敏感，如果一束藍光發射到人眼中，無論是強還是弱，它都會特異性地激活藍光敏感視覺蛋白所在的細胞，并被人腦識别為藍色。
然而，實驗發現，對于渦流，在相同強度的綠光和藍光下，渦流會堅定地選擇向綠光方向移動，但是當綠光的強度增加到藍光的八倍時，渦旋會放棄綠光，并避開藍光方向。結果證明了Gulyani實驗室的假設，即由于渦旋視網膜蛋白對藍氰蛋白最敏感，是以它們對于避免藍紫绀也是最明顯的。
使用單個視覺蛋白質的視覺感覺細胞來區分和避免不同波長的光，這種視覺系統已經比隻能區分光和無光的生物更高。普通的項目在這裡，它可能結束了;然而，渦旋研究人員是這麼認為的：
切掉漩渦的頭部，讓它的大腦、眼睛和神經再次生長，這樣你就不知道漩渦的視覺系統是如何形成的？
渦旋科學家隻是熟悉這組過程：在第0天，切斷渦旋的頭部并開始觀察記錄;第四天，渦旋重新生長的眼點結構;在第五天，當腹部神經線，頭部和神經部分（即大腦）發育并連接配接時，渦旋可以對光/無光實驗做出反應。然而，直到第8天，渦旋才在波長差為100nm的雙側光實驗中顯示出選擇性回避，并且在第12天，區分波長差為25nm的光的視覺神經系統被完全重建。
圖 4.渦旋蠕蟲神經系統的重建。自上而下，第一線：渦旋頭生長;第二線：渦旋光避免從完全失明，到識别光的能力，能夠區分不同波長的光，逐漸恢複;而第三條線：頭部神經突觸的數量逐漸恢複（這張圖顯示了一隻水熊蟲網紅老闆的位置很難保護）。照片來源 5
為什麼渦旋昆蟲區分"顔色"的能力恢複得如此緩慢？
為了解釋這個問題，研究人員使用染色技術來觀察大腦恢複實驗中渦旋頭神經結的發展。實驗發現，雖然渦旋蠕蟲大腦中的神經通路大部分是在頭部被切斷後的第五天建立的，但在接下來的幾天裡仍然可以觀察到大量突觸的形成，發達的神經突起是複雜神經反應的基礎。結果，渦旋的大腦首先發展出區分光和光的簡單視覺，然後随着神經系統的發展，建立顔色（光強度）的分辨率。這種循序漸進的視覺恢複也提供了渦旋視覺系統從原始視覺系統進化而來的證據。
漩渦還有一種神奇的能力，叫做眼外視覺。大量研究表明，在去除漩渦的頭部後，漩渦身體的其餘部分能夠感覺長波長的紫外線照射并反射性地做出反應。腦恢複實驗表明，随着眼腦系統的重建，大腦介導的視覺反應抑制了較低水準的眼外視覺反應，當紫外線和可見光都受到照射時，漩渦從避免紫外線變為避免可見光。這也說明，随着神經系統的發展，可以逐漸實作多層次的複雜神經調控。
雖然渦旋神經系統的結構仍然很短暫，但由于神經系統的保守進化，了解渦旋的神經系統重建對于我們了解其他生物體的形成和發展，包括人類神經系統具有啟發性的意義。在未來的實驗中，它可能是一個不切開漩渦的詞;
編輯：明天
引用：
1]摩根，托馬斯亨特。"再生。哥倫比亞大學生物系列。(1901): 104-106.
（是的，這是一篇1901年的論文）
[2] 紐馬克、菲利普A.和亞曆杭德羅·桑切斯·阿爾瓦拉多。"不是你父親的平面主義者：一個經典的模型進入了功能基因組學的時代。自然評論遺傳學 3.3 （2002）： 210-219.
[3] Oviedo，Néstor J.等人，"長距離神經和間隙連接配接蛋白介導的線索控制平面再生過程中的極性。發育生物學 339.1 （2010）： 188-199.
[4] 尼爾森， 丹-E."眼睛的進化及其功能基礎。視覺神經科學30.1-2 （2013）： 5-20.
[5] Shettigar， N. et al. "扁蟲中光感的層次結構以及眼外感覺網絡之間的動态互相作用。"科學進展 3， （2017）.
史蒂文，D.M."真皮光感。"生物學評論 38.2 （1963）： 204-240.
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