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神奇 专家发现蠕虫之间可以共享信息

共享信息对物种的生存至关重要,但像蠕虫这样的简单生命形式如何传播信息?普林斯顿大学的一项新研究发现,微小的蛔虫可以将“记忆”传递给邻居,并代代相传。

秀丽隐杆线虫是一种在实验室实验和土壤环境中都很常见的蛔虫。它以细菌为食,但并不是它遇到的每一个细菌都是食物–一种叫做铜绿假单胞菌的细菌会让它们非常虚弱,如果它没有杀死它们蠕虫就会学会不再回去。但如果每一个蠕虫都要吸取教训,这就不是一个非常有效的系统。

几年前,普林斯顿大学的研究小组发现秀丽隐杆线虫有一条捷径。以前吃过铜铜绿假单胞菌的蠕虫会遗传给后代一种回避行为并持续四代。经过进一步观察,他们发现吃了这种细菌的蠕虫吸收了一种叫做P11的小RNA,这种RNA会在它们的生殖细胞中触发一个信号。这只成年蠕虫的后代则会将同样的信号传递给一个特定的神经元以指导它们的行为。

在这项新研究中,研究人员发现秀丽隐杆线虫可以将同样的遗传“记忆”转移给周围的其他人从而在社区中传播回避行为。

“我们发现有一种蠕虫可以学会避开这种致病菌,如果我们把它磨碎,或只是利用蠕虫游动的媒介,然后把培养基或碾碎的蠕虫裂解液给幼稚的蠕虫,那些蠕虫现在也会‘学会’避免病原体,”这项研究的论文第一作者Coleen Murphy说道。

有趣的是,那些被教导避免细菌的蠕虫也将这些教训传给了它们的后代,这表明相同的机制正在发挥作用。研究人员研究了信号的确切组成,发现它似乎是一种称为逆转录转座子的病毒样遗传元件,它在某个阶段从环境中吸收了该基因。

Murphy说道:“我们发现一种叫做Cer1的逆转录转座子,它可以形成类似病毒的粒子,这似乎不仅在组织之间(从蠕虫的生殖系到神经元),而且在个体之间也携带记忆。我们认为Cer1可能会让蠕虫在跟病原体的战斗中占据优势,尽管在其基因组中获取Cer1对蠕虫来说在非致病性条件下是有害的。”

为了证实这一猜测,研究人员进行了实验从而使基因组中的Cer1基因失效。果不其然,这些蠕虫并没有通过P11学会避开铜绿假单胞菌,它们也没有将这种回避行为传给后代或与附近的蠕虫分享。似乎受体蠕虫还需要在它们的基因组中有Cer1来学习这种行为。

相关研究报告已发表在《Cell》上。

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