深海蠕蟲再生時利用體內藻類,一分為三

無腸道、太陽能驅動的蠕蟲在基因上控制著它們體內的藻類

Image of an acoel.

這種無腸動物的綠色來自共生藻類。

埃裡克·羅廷格

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乍一看,被稱為無腸動物的小型扁蟲似乎非常簡單。它們為數不多的內部器官在它們無定形的身體中自由漂浮,甚至缺乏消化道。

一些無腸動物物種寄生著進行光合作用的藻類,這些藻類提供能量以換取安全的住所,這是一個經典的共生例子。這些無腸動物可以做一些非凡的事情:如果切成兩半,它們會分裂成不僅僅是兩個,而是三個新的、茁壯成長的自身版本。首先,一條新的尾巴從頭部生長出來,然後兩個類似九頭蛇的頭從尾部爆發出來,然後尾部分裂成兩個更獨立的生物。現在,《自然通訊》上的一項研究表明,這些蠕蟲在這個極端的再生行為中操縱了它們體內藻類的基因活動。科學家們發現這非常有趣,因為許多珊瑚物種也依賴於共生藻類——而今天變暖的海洋正日益迫使它們拋棄宿主,導致珊瑚白化,有時甚至導致整個生態系統崩潰。

研究合著者王博和他的同事發現,當他們有意損傷無腸動物蠕蟲時,隨著蠕蟲開始再生,藻類的光合作用效率降低。但與此同時,藻類的光合作用基因變得更加活躍,可能彌補了這一不足。實驗表明,一種名為runt的蠕蟲基因在被啟用以幫助再生時,可能會產生一種蛋白質,促使藻類開啟這些特定的基因。“在這裡,宿主細胞直接調節藻類細胞,可能是為了宿主系統的利益,”斯坦福大學的發育生物學家王博說。“光合作用途徑受到宿主再生程式的控制——這對我們來說是最令人驚訝的事情。”


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在巴爾的摩卡內基科學研究所研究寄生藻類珊瑚的發育生物學家鄭亦嫻說:“許多研究傾向於從動物的角度來看待共生,因為人們對動物比對藻類更感興趣。” “本文的優勢在於他們關注共生體,即藻類的反應,直接將藻類的反應與宿主再生聯絡起來。”

王博說,瞭解宿主如何控制其藻類夥伴可能有助於研究人員操縱珊瑚內的藻類,並可能恢復因壓力而喪失的相互作用。他還對受益於無腸動物的藻類如何反過來控制它們的“房東”感到好奇——例如,藻類有時如何促使通常有趨避光性的蠕蟲像太陽能電池板一樣展開,將體內藻類暴露在陽光下。

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