蠕蟲靠化學(xué)信號(hào)相互交流

2012年1月10日，發(fā)表在PLoS Biology上的一項(xiàng)研究結(jié)果表明，人們有望研究出新的治療方法，來(lái)幫助世界上超過(guò)20%受感染線蟲的人以及莊稼遭受病蟲害的農(nóng)民們。

合作研究者弗蘭克-施羅德說(shuō)：“了解關(guān)于線蟲如何交流信息，為我們預(yù)防線蟲感染和農(nóng)業(yè)線蟲危害控制帶來(lái)新的希望。”他是康奈爾大學(xué)的化學(xué)和生物化學(xué)兼職助理教授，也是康奈爾大學(xué)獨(dú)立機(jī)構(gòu)Boyce Thompson研究所的科學(xué)家。這項(xiàng)研究?jī)晌回?fù)責(zé)人之一，Boyce Thompson研究所的博士后研究員斯蒂芬補(bǔ)充說(shuō)：“使用蠕蟲*的語(yǔ)言，我們或許能夠擾亂它們的發(fā)展和繁殖，或者把它們吸引到致命環(huán)境當(dāng)中。”

秀麗隱桿線蟲是實(shí)驗(yàn)室適用的典型物種，可以通過(guò)該物種研究化學(xué)信號(hào)如何影響它們的發(fā)展和行為。在2008年，施羅德和同事們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)線蟲把化學(xué)信號(hào)作為異性吸引劑，那是*次獲得線蟲使用化學(xué)信號(hào)交流的信息。

施羅德說(shuō)：“現(xiàn)在我們了解的是線蟲使用以分子模塊形式組成的復(fù)雜信息。它們根據(jù)所要表達(dá)的意思組合不同的化學(xué)片段。”例如，研究人員發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)告知線蟲分散開的分子。這些分子僅由兩個(gè)模塊構(gòu)建。但是增加第三個(gè)名為“indole”的模塊就*的改變了意思：不再是“離開”的意思而是“所有人都過(guò)來(lái)”。結(jié)合兩個(gè)或者更多的不同分子，線蟲信息將變得更加復(fù)雜，就像在一個(gè)句子當(dāng)中組合不同的單詞來(lái)表達(dá)出更復(fù)雜的意思。

施羅德和他的研究團(tuán)隊(duì)使用一種名為“比較代謝組學(xué)”的新分析方法來(lái)分析蠕蟲制造的化學(xué)信息。通過(guò)對(duì)比正常的野生蠕蟲和有信號(hào)缺陷的蠕蟲(也就是不能說(shuō)話的蠕蟲)的體能化學(xué)，研究人員確定分子模塊只存在于野生的蠕蟲當(dāng)中，而不存在于“沉默”的蠕蟲。這些分子zui終形成了蠕蟲的語(yǔ)言。

這些結(jié)果表明，蠕蟲通過(guò)組合包含不同化學(xué)模塊的分子形成了一種復(fù)雜的化學(xué)語(yǔ)言，它們以此來(lái)組織它們的群體。這個(gè)發(fā)現(xiàn)把生命化學(xué)帶入了新的領(lǐng)域，并且表明包括脊椎動(dòng)物在內(nèi)的許多其它動(dòng)物物種或許也能夠產(chǎn)生類似的信號(hào)分子來(lái)控制其行為和其它的生物功能。

下一步，研究人員們將探索蠕蟲的神經(jīng)系統(tǒng)如何感覺(jué)和解密這些不同的化學(xué)信息。施羅德說(shuō)：“理解蠕蟲的語(yǔ)言只是*步，我們現(xiàn)在需要研究蠕蟲如何破解這些密碼和如何制造這些分子。”

這項(xiàng)研究由國(guó)家健康研究院和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所提供資金支持。施羅德實(shí)驗(yàn)室致力于這項(xiàng)研究的其它成員是研究生Neelanjan Bose、Parag Mahanti和Oran G. O'Doherty。