Science论文解读!没有眼睛的线虫通过鉴别色彩来指导寻食

2021年3月12日讯/BIOON/---线虫没有眼睛，也没有看器械所需的排汇光线的分子。然而，在一项新的研讨中，来自美国耶鲁年夜学和麻省理工学院的研讨职员发现，它们可以以某种方式感知色彩：它们应用这种才能来评价吞食排泄蓝色毒素的潜在风险的危险。他们确定了两个有助于这种光谱敏理性的基因，而且这两个基因在包含人类在内的许多无机体中都是激进的。相关研讨成果颁发在2021年3月5日的Science期刊上，论文题目为“C. elegans discriminates colors to guide foraging”。

论文独特作者、麻省理工学院生物学传授H. Robert Horvitz说，“对我来说，一种巨大的线虫---既没有眼睛，也没有眼睛用来检测色彩的分子机械---可能辨认和防止一种有毒，这部门是基于它的蓝色。作为一名生物学家的乐趣之一便是无机会发现自然界中从未有人想象过的器械。”

待研讨的线虫，即奇丽隐杆线虫，只有年夜约一毫米长。虽然这些线虫身体巨大，神经体系复杂，然则它们却显示出一系列简单的行动。它们有嗅觉、味觉、触觉、对温度做出反馈，乃至在豁亮的蓝光下逃跑或改动它们的进食形式。尽管迷信家们已经以为这些线虫将本人深埋在泥土中，但越来越分明的是，奇丽隐杆线虫更喜欢空中上的堆肥堆，如许可以裸露在阳光下。是以，线虫能够必要感知光线和色彩的才能。

奇丽隐杆线虫所栖身的分化无机物提供了一系列厚味的微生物，包含像铜绿假单胞菌如许的细菌，此中铜绿假单胞菌会排泄一种共同的蓝色毒素。此前的研讨已标明，试验室中的线虫在铜绿假单胞菌菌苔长进食几个小时，然后开端避开它们的食品--兴许是由于这种持续决裂并排泄出更多的黑色毒素。Horvitz试验室博士后研讨员、论文第一作者Dipon Ghosh想晓得，这些线虫是否在应用共同的色彩来确定它们的食品是否毒性太年夜而无奈食用。

在试验进程中，Ghosh注意到，要是黑色的细菌菌苔洗澡在邻近LED灯胆收回的白光中，他培育的线虫更有能够逃离这种菌苔。这一发现自身就令人猎奇，但Ghosh想晓得蓝色毒素是否也起到了作用。

为了测试这一实际，他起首将蓝色毒素换成了一种有害的同色染料，然后又换成了一种通明的无色毒素。独自而言，这两种替代物都不敷以刺激逃离。只有一路使用时才会有反馈---这阐明这种线虫在同时评价铜绿假单胞菌排泄物的毒性和色彩。再次，这种行动形式只有在LED的白光照耀下才会呈现。

Ghosh很感趣味，他想研讨是什么起因让蓝色触发了逃离行动。这一次，他使用了两种色彩的LED灯，一种是蓝色，一种是琥珀色，来给四周的光线着色。通过如许做，他可以节制光线波长的比例，而不改动通报给线虫的总能量。此前，光束包括了整个可见光谱，但混合琥珀色灯胆和蓝色灯胆后，Ghosh可以调整短波长蓝光和长波长琥珀光的绝对数目。令人诧异的是，只有当线虫的情况洗澡在具备特定蓝色/琥珀比例的光中时，它们才会逃离菌苔。

Ghosh说，“咱们可能明白地标明，线虫并不因此灰度来感知天下，只是复杂地评价亮度和暗中水平。它们理论上是在比拟波长的比率，并应用这些信息来做出决议---这完整出乎咱们的料想。”

直到Ghosh再次运转他的试验，此次使用各类类型的家养奇丽隐杆线虫，他才认识到他始终使用的风行的试验室虫株与它的远亲相比，理论上对色彩不太敏感。在阐发了这些线虫的基因组后，他可能特殊确定两个基因（称为jkk-1和lec-3），这两个基因匆匆成了这些色彩依赖性寻食的变动。

虽然这两个基因在包含人类在内的各类无机体中发扬着许多紧张功效，但它们都参加了帮忙细胞应答毁坏性紫内线形成的应激的分子路径。

Ghosh说，“咱们已发现，线虫情况中的光的色彩可以影响线虫若何导航天下。但咱们的研讨标明，除了咱们曾经确定的这两个基因外，许多基因都可以影响色彩敏理性，咱们如今正在摸索若何影响。”

洛克菲勒年夜学传授Leslie Vosshall（未参加这项研讨）表现，线虫能感知色彩的观点是“令人震惊的”，展现了年夜自然的立异。“这些线虫与五光十色的有毒在暗淡的土壤中滑动。看到并避开它们会很有帮忙，以是这些线虫不知为何退化出一种全新的察看方式。”

Vosshall对奇丽隐杆线虫中的哪些细胞有助于分辩光线，以及jkk-1和lec-3基因在介导光感知方面的详细作用觉得猎奇。她说，“这篇论文和一切紧张的论文一样，提出了许多额定的成绩。”

Ghosh猜想这些研讨成果能够可能推行到除了线虫之外的其他小植物。要是没有其余起因，很显明，光敏感并不老是必要视觉或眼睛。奇丽隐杆线虫看到了光线，如此生物学家也看到了这一点。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.D. Dipon Ghosh et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abd3010.

2.Lauren A. Neal et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abg5201.

3.Roundworms 公众read"大众 wavelengths in the environment to avoid dangerous bacteria that secrete colorful toxins

https://phys.org/news/2021-03-roundworms-wavelengths-environment-dangerous-bacteria.html