不死水母的故事起始于1988。海洋生物學專業(yè)的學生Christian Sommer在意大利西北部靠近熱那亞的淺水區(qū)收集到一只微小的鐘形水母體，它長著少量纖細的觸須，粉紅色的性腺呈吊燈形。在一個周五，他將這只水母放在一碗海水中，卻忘了在周末它放回到冰箱。當他在下周一回到實驗室時，發(fā)現(xiàn)水母體不見了。但它沒有完全憑空消失——那只碗中留下了一只水螅體。

這一反?，F(xiàn)象讓研究者感到困惑。科學家認為他們早已熟知水母的生命周期：受精卵長成毛茸茸的膠囊狀幼蟲，幼蟲變形為水螅體(polyp)，隨后長成能夠游動的水母體(medusa)。水母體產(chǎn)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，一個周末的時間顯然不夠碗中的水母體完成繁殖、長成幼蟲、變形為水螅體的過程。這些轉變需要花上數(shù)周的時間。那么，那個周末發(fā)生的轉變，就只剩下一種驚悚的可能性：就像電影《返老還童》中的本杰明·巴頓一樣，水母一定逆轉了年齡，從生命循環(huán)中成熟的水母體逆轉變回水螅體。

通常情況下，水母由受精卵發(fā)育而來，長成幼蟲，之后變形為水螅體，最后成為能夠自由游泳的水母體。不過，燈塔水母并不嚴格地受生命循環(huán)限制，成熟的水母體也可以變回水螅體。

人們在幾個世紀前已經(jīng)知道，水母的生命循環(huán)并非一層不變。一些水母會跳過水螅體階段，直接從幼蟲(也叫浮浪幼蟲)成長為水母體。也有很多水母一直從未經(jīng)歷水母體階段，一直以水螅體生活。水螅體可以由其他水螅體變化而來。水母體也可以從其他水母體的下腹部生出來。除去水母生命循環(huán)中的可塑性，科學家相信存在著一個極限，一旦水母體到達了繁殖的年齡，這些不同尋常的變態(tài)行為再也不會出現(xiàn)。我們一直相信，一旦動物成熟至能夠產(chǎn)生卵子和精子，之后唯一的選項就是繁殖和死亡。直到那只在一個周末讓自己恢復年輕的水母的出現(xiàn)。

逆轉衰老的燈塔水母

意大利薩倫托大學的Stefano Piraino在他位于萊切的實驗室附近，發(fā)現(xiàn)了這類不死的水母——燈塔水母(Turritopsis)。在實驗室，Piraino和合作者觀察了水母從水螅體到水母體，以及水母體到水螅體的來回轉變，其間沒有經(jīng)過繁殖-死亡的生命過程。

在它們發(fā)育成熟成能自由移動的水母體之前，典型的水母幼蟲會變成錨狀的水螅體，如圖。但是一些水母會跳過一些階段，或者就一直保持在水螅體階段。

“這就相當于一只蝴蝶重新變成毛毛蟲，簡直難以置信。這一定需要真正的變態(tài)，而且是相反的變態(tài)過程。”Piraino寫到。

Piraino也一直強調(diào)，通過感染、被捕食等情形，燈塔水母也會經(jīng)歷死亡。“如果它們確實是不死的，那么我們不難想象，海洋中會飄滿燈塔水母，但我們并沒有看到那樣的景象。”他說。但至少在理論上，水母可以永遠沿著生命的循環(huán)向前，或是向后。在日本，一位科學家在他的實驗室里保存了一只燈塔水母幾十年。

最近，我們了解到擁有這種永不衰老傾向的，可能不止這類小型水母。

燈塔水母是非常小的物種。如圖，多數(shù)的水母體都在野外中被吃掉了，它們的永生也沒有太大用處。

在2016年，與Sommer類似的故事發(fā)生在中國研究生何勁儒身上。他在研究另一種水母——海月水母時，將一只水母體拋在腦后。幾天后，水母體沉到水箱底部一動不動。水母分解成碎片，正常人都會認為它死了然后將它沖入下水道。但何勁儒沒有這樣做：他繼續(xù)觀察下去。幾個月后，如同鳳凰涅槃，水母體碎片開始重新組裝——觸須開始出現(xiàn)，嘴巴開始形成。最后，一個完好的健康水螅體從水母體的尸體中醒來。水母似乎逆轉了生命的輪回，而不是簡單地死亡。

就像動物一樣，個體細胞也會經(jīng)歷生命循環(huán)。所有類型的細胞都由干細胞分化而來，這些干細胞就像一塊原始的面團。特定的基因會在每個干細胞中表達或者不表達，這使得干細胞可以變?yōu)榧∪饧毎?、表皮細胞或者神?jīng)細胞，就像烘焙師可以使面團變成披薩餅、面包或餅干。但是你沒有辦法將餅干變?yōu)榕_。同樣，肌肉細胞也不能轉變?yōu)樯窠?jīng)細胞。

可倒回的干細胞

Piraino希望能夠理解當水母的身體經(jīng)歷逆轉年齡的過程時，在細胞層面到底發(fā)生了什么。燈塔水母的細胞生命存在極限嗎?燈塔水母的細胞是否完全分化了?答案，有點難以置信，似乎是否定的。

正常情況下，控制胚胎變形為幼蟲或者從幼蟲變形為水螅體的基因開關是不可逆的。“但是燈塔水母細胞可以啟動倒回開關。” Piraino解釋說。

當燈塔水母的水母體重回幼年期時，比如，肌肉細胞會關閉或開啟一些基因，使其重新表達，這樣細胞就倒回干細胞的狀態(tài)。之后，干細胞會在水螅體中重新形成其他類型的新細胞。

燈塔水母的形狀可以任意改變。它們的干細胞可以分化成特定的細胞，之后又可以回到更原始的狀態(tài)。(

完全分化的細胞可以重新變回干細胞的想法，對于醫(yī)療研究有著巨大的吸引力。如果我們能啟動自身細胞的倒轉開關，就有可能開發(fā)出疾病治療的新方法，帕金森、癌癥這樣由細胞分化異常引發(fā)的疾病有望迎刃而解。“癌癥就是細胞不講規(guī)則的增長，不受控制的增長。我們對于新增細胞沒有辦法。” Piraino說。但在燈塔水母中，細胞能夠從一種細胞重新編碼為另一種，“是一個受控制的過程”。我們需要了解，這種控制是怎么實現(xiàn)的。

德克薩斯農(nóng)機大學海洋實驗室的Maria Pia Miglietta是Piraino在燈塔水母研究中的合作者。2009年，她發(fā)現(xiàn)在日本、巴拿馬、美國佛羅里達、西班牙和意大利附近海域生活的燈塔水母的基因基本一致，因而將它們歸為同一物種。所以當海洋還沒有被不死水母填滿時，她證明了這種水母確實在全世界范圍內(nèi)都有分布。

Miglietta發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)祟惒攀菬羲阜植既绱酥畯V的原因——船舶的壓載水將它們運送至全球各地。不像一些其他物種，不死的水母對生態(tài)系統(tǒng)幾乎沒有威脅，因為它們很小，對我們的威脅也不大——即使被叮咬也不會感到疼痛。然而，它在水母體和水螅體之間來回轉變的能力，使它們能夠承受船體的壓力，從而幫助它們遍布全球。

不死的細胞指令

當我在德克薩斯州與Miglietta見面時，她的燈塔水母基因工作仍在繼續(xù)。她現(xiàn)在的研究計劃是由兩位日本生物學家：山中伸彌(Shinya Yamanaka)和他的學生高橋和利(Kazutoshi Takahashi)提出的。在本世紀初期，他們將4~7段稱為轉錄因子的蛋白注射到小鼠的皮膚細胞中。轉錄因子和DNA結合，控制哪段基因被表達。兩位科學家發(fā)現(xiàn)，僅僅是這些少量的蛋白，也能夠使皮膚細胞回到干細胞階段?？茖W家又能將這些干細胞培養(yǎng)成神經(jīng)細胞、血細胞和心肌細胞。因為這項開創(chuàng)性的工作，山中伸彌獲得了2012年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。

科學家發(fā)現(xiàn)不僅僅是燈塔水母在受刺激后回到生命輪回中的早期，圖中的海月水母同樣可以。(

Miglietta告訴我，現(xiàn)在的主要障礙是，很多關于轉錄因子的工作都是在培養(yǎng)皿中進行的。但在動物體內(nèi)，細胞與周圍細胞有著持續(xù)的交流，它們通過分子信息告訴其他細胞如何運轉。

“為了完全理解一個細胞如何變成全能干細胞，之后再轉變成其他細胞，你需要知道它在有機體中是如何工作的。” Miglietta說。山中伸彌和他的合作者在最近的論文中指出了相同的問題。他說為了理解細胞的命運，燈塔水母細胞這種從成熟細胞轉變?yōu)楦杉毎臋C制，是我們的最佳研究對象。

這就是Miglietta和Piraino正在研究的。他們已經(jīng)收集了燈塔水母的水母體和水螅體，觀察它們在逆年齡時哪些基因是活躍的。山中伸彌在小鼠試驗中用到的轉錄因子，也受到了他們的特別關注。

Miglietta列出了一系列他們希望能夠解答的問題。“我們希望明白山中伸彌發(fā)現(xiàn)的基因在燈塔水母細胞中扮演了什么樣的角色，”她說，“這段基因是否存在?如果只有兩三段基因，每一段具體控制著什么?我們可以將燈塔水母視作模型系統(tǒng)，來理解基因的行為嗎?這是我們現(xiàn)在的努力方向。”

但至少，在收集完所有數(shù)據(jù)、證實試驗的可重復性之前，不死水母的秘密依舊籠罩在神秘面紗之下。