當(dāng)一個(gè)有機(jī)體在其環(huán)境中遇到威脅時(shí)，警告其他人注意危險(xiǎn)對(duì)這個(gè)物種是有利的。微小的蛔蟲(chóng)C. elegans經(jīng)常在其環(huán)境中遇到危險(xiǎn)，例如病原菌銅綠假單胞菌，它似乎是一種吸引人的食物來(lái)源，但如果食用它會(huì)使蠕蟲(chóng)生病。C. elegans沒(méi)有能力像人類那樣發(fā)出警告，但普林斯頓大學(xué)研究員 Coleen Murphy 實(shí)驗(yàn)室的研究人員的新工作表明，遇到銅綠假單胞菌的蠕蟲(chóng)可以幫助其他人避免危險(xiǎn)，并確定了該機(jī)制的關(guān)鍵部分這是通過(guò)它完成的。
在早期的工作中，墨菲的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，被銅綠假單胞菌感染的母蠕蟲(chóng)學(xué)會(huì)了避開(kāi)這種細(xì)菌，并且它們可以在接下來(lái)的四代后代中影響這種回避行為。吃過(guò)銅綠假單胞菌的母蠕蟲(chóng)通過(guò)它們的腸道吸收一種叫做 P11 的細(xì)菌小 RNA，它會(huì)觸發(fā)蠕蟲(chóng)生殖細(xì)胞中的信號(hào)，然后傳遞給控制行為的神經(jīng)元。之后，新的行為通過(guò)對(duì)生殖系細(xì)胞的改變傳遞給未來(lái)的后代。在他們的新論文中，共同第一作者 Rebecca Moore、Rachel Kaletsky 和 ??Chen Lesnik 及其同事表明，回避行為也可以從受過(guò)訓(xùn)練的蠕蟲(chóng)傳遞給其他幼稚的成年蠕蟲(chóng)。
“我們發(fā)現(xiàn)一條蠕蟲(chóng)可以學(xué)會(huì)避開(kāi)這種病原細(xì)菌，如果我們粉碎那條蠕蟲(chóng)，或者甚至只是使用蠕蟲(chóng)游動(dòng)的培養(yǎng)基，然后將這種培養(yǎng)基或粉碎的蠕蟲(chóng)裂解物交給幼稚的蠕蟲(chóng)，這些蠕蟲(chóng)現(xiàn)在也要‘學(xué)習(xí)’避免病原體，”墨菲解釋說(shuō)。
這一發(fā)現(xiàn)表明蠕蟲(chóng)會(huì)分泌一些信號(hào)，當(dāng)被其他蠕蟲(chóng)接收時(shí)，可以改變它們的行為。有趣的是，通過(guò)接收該信號(hào)“受教育”的蠕蟲(chóng)后代在接下來(lái)的四代中也避免了致病性銅綠假單胞菌。這表明分泌信號(hào)在受體蠕蟲(chóng)中觸發(fā)了與直接暴露于病原體的蠕蟲(chóng)相同的學(xué)習(xí)途徑。墨菲的小組試圖識(shí)別分泌的信號(hào)。
“我們發(fā)現(xiàn)一種叫做 Cer1 的逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子形成病毒樣顆粒，它似乎不僅在組織之間(從蠕蟲(chóng)的生殖系到其神經(jīng)元)而且在個(gè)體之間攜帶記憶，”墨菲說(shuō)。
逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是一種遺傳元件，類似于病毒，它已將自身插入宿主動(dòng)物的 DNA 中。研究人員發(fā)現(xiàn)，Cer1 存在于蠕蟲(chóng)生殖系細(xì)胞的 DNA 中，逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子被 RNA 干擾擊倒的母蠕蟲(chóng)無(wú)法通過(guò)暴露于 P11 來(lái)學(xué)習(xí)避免銅綠假單胞菌，從而將避免行為傳遞給后代，或教育附近的蠕蟲(chóng)。此外，成年受體蠕蟲(chóng)需要在其基因組中存在Cer1才能學(xué)會(huì)避開(kāi)病原體。作者發(fā)現(xiàn)兩種天然缺乏Cer1 的野生蠕蟲(chóng)品系無(wú)法做這些事情，這表明在這些品系中，需要 Cer1 來(lái)建立、傳播和接收這種回避行為。
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