微生物级别的生命充满了危险。微生物需要做好保护自己的准备，以避免化合物破坏细胞壁或破坏它们生存所需的过程。
但所有这些警惕都是有代价的。它需要能量。它是有压力的。据东北大学的研究人员称，一种名为秀丽隐杆的小蠕虫已经进化出一种方式，它可以走捷径，利用附近细菌提供的保护。
哈维尔·阿普菲尔德(Javier Apfeld)是东北大学理学院的生物学助理教授。由Ruby Wallau/东北大学拍摄
“有很多证据表明如果这些防御蠕虫打开太多,它可以破坏一些细胞的信号,他们需要成长,功能正常,”朱迪·希弗说,博士生在东北部和作者研究,发表在eLife。“所以从新陈代谢和能量上来说，从细胞信号的角度来看，除非它们绝对需要，否则关闭这些东西更安全。”
秀丽隐杆线虫是一种透明的小蠕虫，存在于植物材料和土壤的分解过程中，研究人员称之为“模式生物”。“这意味着它对于了解未来可能适用于人类的过程非常有用——它是第一个拥有完整基因组图谱的多细胞生物。”通过操纵这些基因和蛔虫的其他方面，研究人员可以了解不同的机制如何帮助它生存下来，以及类似的机制如何可能在人类身上发挥作用。
“这就是显微镜下的蠕虫真正强大的地方，”希弗说。
希弗正在和东北大学的生物学助理教授哈维尔·阿普菲尔德一起研究秀丽隐杆线虫，以找到帮助缓解人类衰老影响的方法。(他们实验室的门上写着“蛔虫永生小组”)这项最新的研究集中在蛔虫大脑中的特定神经元是如何指示它如何对压力做出反应的。
“来自大脑的信号调节了对压力的抵抗，也调节了寿命——蠕虫在没有压力的情况下能活多久，”Apfeld说。“我们认为，最终对应激反应的了解将有助于我们理解为什么这些生物，如蠕虫、老鼠和苍蝇，也许还有人类，有这种潜在的能力活得比通常更长。”
那么，是什么让秀丽隐杆线虫紧张呢?过氧化氢。没错，我的妈妈(也许还有你的妈妈)小时候经常用这些东西来打闹。对微生物来说，过氧化氢是一种战争武器。它很容易与其他分子发生反应，破坏重要的过程和破坏细胞壁。
“各种各样的生物都用过氧化氢来杀死彼此，”Apfeld说。“正因为如此，它们有很多非常保守的酶系统，可以修复过氧化氢造成的损伤，或者在一开始就破坏过氧化氢。”
“C。秀丽隐杆线虫可以照顾自己，但我们发现，它需要认为环境中没有食物才能照顾自己。”照片由Matthew Modoono/东北大学拍摄
秀丽隐杆线虫能够产生过氧化氢酶，将过氧化氢转化为无害的水和氧气。我们的细胞也会产生过氧化氢酶——当你看到过氧化氢在伤口中嘶嘶冒泡时，你就是在实时观察这种化学反应。但研究人员发现，秀丽隐杆线虫并不总是费心保护自己。如果它被食物包围，它就会关闭产生过氧化氢酶的系统。
“为什么动物在感觉到食物的时候会关闭防御系统呢?””Apfeld问道。“事实证明，当蠕虫闻到食物时，它们会关闭自己的保护机制，因为食物，也就是它们所吃的细菌，也非常善于降解过氧化物。”
在实验室中，秀丽隐杆线虫的主要食物来源是大肠杆菌。这种细菌利用与产生蠕虫的过氧化氢酶相同的机制保护自己不受过氧化氢的伤害。当蛔虫的神经元感受到大肠杆菌时，它用来产生过氧化氢酶的回路就关闭了。(然后它吃掉大肠杆菌。这样说一句谢谢怎么样?)
“C。秀丽隐杆线虫可以照顾自己，但我们发现，它需要认为环境中没有食物才能照顾自己。”
这种反应可以为人类如何协调自己的细胞防御系统提供线索。希弗说，从理论上讲，未来我们可能能够操纵我们的防御机制，以帮助我们活得更健康，甚至更长寿。
媒体查询，请联系[email protected]。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.northeastern.edu/2020/08/04/how-a-freeloading-worm-might-help-us-live-healthier-longer-lives/