研究:蠕蟲通過交換RNA來發出危險警告以共用”記憶”
據外媒報導,分享資訊對物種生存至關重要,但像蠕蟲這樣的簡單生命形式是如何傳播資訊的呢? 普林斯頓大學的一項新研究發現,微小的蛔蟲可以將”記憶”傳遞給它們的鄰居並將它們代代相傳。
秀麗隱桿線蟲是一種在實驗室實驗和土壤環境中都很常見的蛔蟲。 它以細菌為食,但並不是它遇到的每一個細菌都是食物–一種叫做銅綠假單胞菌的細菌會讓它們非常虛弱,如果它沒有殺死它們蠕蟲就會學會不再回去。 但如果每一個蠕蟲都要吸取教訓,這就不是一個非常有效的系統。
幾年前,普林斯頓大學的研究小組發現秀麗隱桿線蟲有一條捷徑。 以前吃過銅銅綠假單胞菌的蠕蟲會遺傳給後代一種迴避行為並持續四代。 經過進一步觀察,他們發現吃了這種細菌的蠕蟲吸收了一種叫做P11的小RNA,這種RNA會在它們的生殖細胞中觸發一個信號。 這隻成年蠕蟲的後代則會將同樣的信號傳遞給一個特定的神經元以指導它們的行為。
在這項新研究中,研究人員發現秀麗隱桿線蟲可以將同樣的遺傳”記憶”轉移給周圍的其他人從而在社區中傳播迴避行為。
“我們發現有一種蠕蟲可以學會避開這種致病菌,如果我們把它磨碎,或只是利用蠕蟲遊動的媒介,然後把培養基或碾碎的蠕蟲裂解液給幼稚的蠕蟲,那些蠕蟲現在也會’學會’避免病原體,”這項研究的論文第一作者Coleen Murphy說道。
有趣的是,那些被教導要避開細菌的蠕蟲也將這些教訓傳給了它們的後代,這表明同樣的機制在起作用。 研究人員調查了信號的確切組成,發現它似乎是一種被稱為逆轉錄轉座子的類似病毒的遺傳元素,它們在某個階段從環境中吸收了這種基因。
Murphy說道:「我們發現一種叫做Cer1的逆轉錄轉座子,它可以形成類似病毒的粒子,這似乎不僅在組織之間(從蠕蟲的生殖系到神經元),而且在個體之間也攜帶記憶。 我們認為Cer1可能會讓蠕蟲在跟病原體的戰鬥中佔據優勢,儘管在其基因組中獲取Cer1對蠕蟲來說在非致病性條件下是有害的。 ”
為了證實這一猜測,研究人員進行了實驗從而使基因組中的Cer1基因失效。 果不其然,這些蠕蟲並沒有通過P11學會避開銅綠假單胞菌,它們也沒有將這種迴避行為傳給後代或與附近的蠕蟲分享。 似乎受體蠕蟲還需要在它們的基因組中有Cer1來學習這種行為。
相關研究報告已發表在《Cell》上。