科學(xué)家發(fā)現(xiàn)秀麗隱桿線蟲個(gè)體之間記憶轉(zhuǎn)移的機(jī)制

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)對這個(gè)物種是有利的。微小的蛔蟲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源，但如果食用它會使蠕蟲生病。C. elegans沒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學(xué)會了避開這種細(xì)菌，并且它們可以在接下來的四代后代中影響這種回避行為。吃過銅綠假單胞菌的母蠕蟲通過它們的腸道吸收一種叫做 P11 的細(xì)菌小 RNA，它會觸發(fā)蠕蟲生殖細(xì)胞中的信號，然后傳遞給控制行為的神經(jīng)元。之后，新的行為通過對生殖系細(xì)胞的改變傳遞給未來的后代。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訓(xùn)練的蠕蟲傳遞給其他幼稚的成年蠕蟲。

“我們發(fā)現(xiàn)一條蠕蟲可以學(xué)會避開這種病原細(xì)菌，如果我們粉碎那條蠕蟲，或者甚至只是使用蠕蟲游動的培養(yǎng)基，然后將這種培養(yǎng)基或粉碎的蠕蟲裂解物交給幼稚的蠕蟲，這些蠕蟲現(xiàn)在也要‘學(xué)習(xí)’避免病原體，”墨菲解釋說。

這一發(fā)現(xiàn)表明蠕蟲會分泌一些信號，當(dāng)被其他蠕蟲接收時(shí)，可以改變它們的行為。有趣的是，通過接收該信號“受教育”的蠕蟲后代在接下來的四代中也避免了致病性銅綠假單胞菌。這表明分泌信號在受體蠕蟲中觸發(fā)了與直接暴露于病原體的蠕蟲相同的學(xué)習(xí)途徑。墨菲的小組試圖識別分泌的信號。

“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。

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物的 DNA 中。研究人員發(fā)現(xiàn)，Cer1 存在于蠕蟲生殖系細(xì)胞的 DNA 中，逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子被 RNA 干擾擊倒的母蠕蟲無法通過暴露于 P11 來學(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。此外，成年受體蠕蟲需要在其基因組中存在Cer1才能學(xué)會避開病原體。作者發(fā)現(xiàn)兩種天然缺乏Cer1 的野生蠕蟲品系無法做這些事情，這表明在這些品系中，需要 Cer1 來建立、傳播和接收這種回避行為。

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