铁线虫竟然把螳螂变成“僵尸”
铁线虫生于水中,搭蜉蝣的“顺风车”来到地面,等待被蚱蜢、蟋蟀、甲虫或螳螂等猎物吞下。进入猎物体内后,铁线虫开始生长并控制猎物。一旦铁线虫完全成熟,它就诱导猎物体跳进水中,由此完成自己的生命周期。
铁线虫之所以能如此控制猎物,是因为它采用的蛋白质能模拟猎物中枢神经系统的蛋白质。但铁线虫怎样制造这些蛋白质?这令科学家感到困惑。
“盗取”猎物基因
为了寻找答案,科学家最近检测了在铁线虫侵染螳螂的前后整个过程中铁线虫的全部基因表达,结果发现:在铁线虫控制螳螂的过程中,铁线虫有3000 个基因表达得更活跃,另外1500 个基因表达得不太活跃,而螳螂的基因表达保持原样。
发现铁线虫在控制猎物的过程中一直自行制造蛋白质之后,科学家开始从数据库中查找这些蛋白质的起源,结果发现:在铁线虫控制猎物过程中起重要作用的许多铁线虫基因与螳螂的基因非常相似。科学家判断,铁线虫是通过水平基因转移从螳螂那里获得(或者说“偷来”)这些基因。
水平基因转移
简单地说,水平基因转移是指在两个基因组之间无性别地共享基因信息。例如,螳螂的基因组与铁线虫的基因组共享基因信息。科学家早就知道水平基因转移,因为这是细菌对抗生素产生耐药性的主要途径。
科学家发现,需要依赖螳螂进行繁殖的铁线虫拥有大约1400 个与螳螂一样的基因,而不依赖螳螂的铁线虫根本没有这些基因。科学家推测,铁线虫的这些“模拟基因”是通过多次转移从螳螂那里获得的。对于铁线虫控制猎物来说,能影响神经调节、趋光性和生物节律的那些基因尤其有用。
通过研究铁线虫和螳螂,科学家就可以更多地了解多重的细胞水平基因转移、无性别演化的机制和细菌耐药的机制。
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