作者： 罗尔德·卢斯
漩涡可能是当今生物界最受欢迎的漩涡之一。漩涡中的生物以其强大的攻击和来自无限再生性质的自我攻击而闻名：切割长头，切割尾巴，切割成279个部分，可以生长279个完整的昆虫;
图 1.这个1898年的实验展示了如何将一个漩涡切成小块，并重新获得几个漩涡蠕虫。左边是一张切割图。12月20日，一个漩涡被切成九个部分。图中自上而下是编号为I-V的涡旋碎片逐渐成长为完全涡旋的过程，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日从左到右映射。图片来源：Ref2
漩涡无限再生干细胞的能力来自它们强大的成体干细胞库。在一定条件下，干细胞可以增殖并分化成具有特殊功能的细胞，如神经细胞、肌肉细胞等。近年来，研究人员通过调节决定干细胞分化的涡旋中信号分子的浓度，结合cut-cut方法，残酷地创造了两个，三个甚至四个头（图2）。
图 2.单头，双头，三头和四头涡虫，以及它们染色的中枢神经系统。上图显示了漩涡，下图中的绿色是中枢神经。图片来源：Ref3
最近，另一个实验室利用涡旋的特征来研究视觉进化和视觉形成 - 科学家的好奇心和破坏性可能与一个五岁男孩的好奇心和破坏性相匹配。
一些科学家认为，两侧所有对称动物的视觉系统（似乎是轴对称的）都是从相同的简单视觉感知系统进化而来的。从漩涡到人类，视觉反应的第一步是通过光敏细胞中的视觉蛋白质将光子转化为生物信号。然而，人类可以通过不同的视觉蛋白质来区分颜色（光波长），或者他们可以使用复杂的神经系统将外部世界的二维投影重建为三维世界，而涡旋的光敏细胞只有一种视觉蛋白质，神经系统对光的反应是简单的怪异，即暴露在光下时趋向于或避开光源。
图 3.涡旋视觉感知系统的示意图。左上角：漩涡眼点，神经投射到视觉中心。左下角：涡旋眼点轮廓，覆盖色素细胞的表面，细长用于光敏细胞。右上：染色的光敏细胞。右下：涡旋神经系统图。照片来源 5
漩涡是一种避光生物，当它撞击漩涡的侧面时，它会选择避开光线。普遍的观点一直是，单视觉蛋白质敏感系统只能感觉到光的存在与否，并不能实现颜色分化。
然而，实验发现，涡旋蠕虫能够对光做出更复杂的反应。当两种不同波长的光同时从左右照射涡流时，在大多数情况下，涡流选择性地避开一侧。如果两边光的波长差超过25nm，漩涡将能够区分两者之间的差异并朝着"偏好"一侧移动，而漩涡则最不像蓝色和青色光（波长450nm-500nm），如果两种颜色的光同时出现，漩涡将开始怀疑蠕虫是天生的，并且自我吸收。
双面照明实验。在视频中，左光波长为500nm，右光波长为545nm。涡旋放置在两种类型光的交界处，显着显示出对右侧的选择性回避。不幸的是，原始文本不包括在450nm / 500nm双面光实验中选择性地游泳的涡旋的视频。视频来源：参考文献 5
那么漩涡如何区分光的波长呢？Gulyani的实验室推测，涡旋并不能真正区分入射光的波长。但是，由于视觉蛋白质对不同波长的光子的吸收能力不同，导致不同的光照照转化生物信号的强度不同，涡旋对不同强度的生物信号反应不同，产生能够区分颜色的错觉。
为了验证这一假设，研究人员在实验中引入了入射光强度的变量。真正识别特定波长光的视觉感知系统不会随着光强度的变化而改变颜色。例如，人类视觉系统中有三种类型的视觉蛋白质对红色、绿色和蓝色波长敏感，如果一束蓝光发射到人眼中，无论是强还是弱，它都会特异性地激活蓝光敏感视觉蛋白所在的细胞，并被人脑识别为蓝色。
然而，实验发现，对于涡流，在相同强度的绿光和蓝光下，涡流会坚定地选择向绿光方向移动，但是当绿光的强度增加到蓝光的八倍时，涡旋会放弃绿光，并避开蓝光方向。结果证实了Gulyani实验室的假设，即由于涡旋视网膜蛋白对蓝氰蛋白最敏感，因此它们对于避免蓝紫绀也是最明显的。
使用单个视觉蛋白质的视觉感知细胞来区分和避免不同波长的光，这种视觉系统已经比只能区分光和无光的生物更高。普通的项目在这里，它可能结束了;然而，涡旋研究人员是这么认为的：
切掉漩涡的头部，让它的大脑、眼睛和神经再次生长，这样你就不知道漩涡的视觉系统是如何形成的？
涡旋科学家只是熟悉这组过程：在第0天，切断涡旋的头部并开始观察记录;第四天，涡旋重新生长的眼点结构;在第五天，当腹部神经线，头部和神经部分（即大脑）发育并连接时，涡旋可以对光/无光实验做出反应。然而，直到第8天，涡旋才在波长差为100nm的双侧光实验中显示出选择性回避，并且在第12天，区分波长差为25nm的光的视觉神经系统被完全重建。
图 4.涡旋蠕虫神经系统的重建。自上而下，第一线：涡旋头生长;第二线：涡旋光避免从完全失明，到识别光的能力，能够区分不同波长的光，逐渐恢复;而第三条线：头部神经突触的数量逐渐恢复（这张图显示了一只水熊虫网红老板的位置很难保护）。照片来源 5
为什么涡旋昆虫区分"颜色"的能力恢复得如此缓慢？
为了解释这个问题，研究人员使用染色技术来观察大脑恢复实验中涡旋头神经结的发展。实验发现，虽然涡旋蠕虫大脑中的神经通路大部分是在头部被切断后的第五天建立的，但在接下来的几天里仍然可以观察到大量突触的形成，发达的神经突起是复杂神经反应的基础。结果，涡旋的大脑首先发展出区分光和光的简单视觉，然后随着神经系统的发展，建立颜色（光强度）的分辨率。这种循序渐进的视觉恢复也提供了涡旋视觉系统从原始视觉系统进化而来的证据。
漩涡还有一种神奇的能力，叫做眼外视觉。大量研究表明，在去除漩涡的头部后，漩涡身体的其余部分能够感知长波长的紫外线照射并反射性地做出反应。脑恢复实验表明，随着眼脑系统的重建，大脑介导的视觉反应抑制了较低水平的眼外视觉反应，当紫外线和可见光都受到照射时，漩涡从避免紫外线变为避免可见光。这也说明，随着神经系统的发展，可以逐步实现多层次的复杂神经调控。
虽然涡旋神经系统的结构仍然很短暂，但由于神经系统的保守进化，了解涡旋的神经系统重建对于我们理解其他生物体的形成和发展，包括人类神经系统具有启发性的意义。在未来的实验中，它可能是一个不切开漩涡的词;
编辑：明天
引用：
1]摩根，托马斯亨特。"再生。哥伦比亚大学生物系列。(1901): 104-106.
（是的，这是一篇1901年的论文）
[2] 纽马克、菲利普A.和亚历杭德罗·桑切斯·阿尔瓦拉多。"不是你父亲的平面主义者：一个经典的模型进入了功能基因组学的时代。自然评论遗传学 3.3 （2002）： 210-219.
[3] Oviedo，Néstor J.等人，"长距离神经和间隙连接蛋白介导的线索控制平面再生过程中的极性。发育生物学 339.1 （2010）： 188-199.
[4] 尼尔森， 丹-E."眼睛的进化及其功能基础。视觉神经科学30.1-2 （2013）： 5-20.
[5] Shettigar， N. et al. "扁虫中光感的层次结构以及眼外感觉网络之间的动态相互作用。"科学进展 3， （2017）.
史蒂文，D.M."真皮光感。"生物学评论 38.2 （1963）： 204-240.
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