新研究:这种寄生虫可以“窃取”宿主基因来操纵宿主

在韩国大热的电影《铁线虫入侵》里,铁线虫可通过在人体内寄生繁殖而操控人类认识并致人逝世,片中的人类在被铁线虫感染后纷纷跳入水中自杀。这一设定借鉴了实际中的生物现象:寄生于陆生昆虫螳螂体内的铁线虫为了到河里或池塘里产卵,会操纵宿主投水自杀。

实际世界的铁线虫究竟是如何完成这一生物“木偶戏”的呢?

10月19日,日本理化学研讨所(RIKEN)宣布的一项新研讨发现,铁线虫使用“水平基因搬运”——有效地盗取了宿主昆虫的基因——来操控宿主。这项研讨宣布在美国《细胞》出版集团子刊《今世生物学》(《Current Biology》)上。

新研究:这种寄生虫可以“窃取”宿主基因来操纵宿主

▲铁线虫和螳螂

为了找到答案,由遗传学博士后研讨员塔皮·米什纳领导的一个团队剖析了铁线虫在感染螳螂之前、期间和之后的全身基因表达。研讨表明,当铁线虫操纵螳螂时,铁线虫的4500个基因的表达水平发生了改动,其中有超越3100个表达水平上升,1500个表达水平下降。

而螳螂的基因表达保持不变——这表明铁线虫正在利用这些基因制作自己的蛋白质。当科学家们发现铁线虫在操纵进程中产生了自己的蛋白质后,就开端区分这些蛋白质的来源,并偶然发现了一个“大惊喜”。

“令人震惊的是,这些许多能在操纵宿主方面发挥重要作用的铁线虫基因,与螳螂基因十分相似。”首要作者塔皮·米什纳表明,进一步剖析发现,这些起作用的基因中,有超越1400个基因与宿主的基因高度相似。

而作为对照组的、没有寄生螳螂的铁线虫身上,这1400多个基因“彻底缺失”。

塔皮·米什纳说,这表明这些基因通过水平基因搬运(即不通过繁殖而在不同物种之间搬运)的方法,从宿主的基因组搬运到了寄生虫的基因组中。“一开端,我无法相信并从头检查是否有错误。我真的很惊讶,搬运的基因数达到了这个数字。”

“成果令人惊叹。”巴黎大学萨克莱分校的进化生物学家克莱门特·吉尔伯特说,假如后续重复研讨证明,铁线虫确实捕获了螳螂的基因,那么,“这是迄今为止,在两种动物之间水平搬运基因数量最多的一次。”

研讨估测,通过从螳螂那里盗取的“拟态基因”,铁线虫得以产生相似螳螂神经系统蛋白的蛋白。这些蛋白或许可以模拟和仿效螳螂本身神经系统中的某些信号传导蛋白。

铁线虫利用这些基因来操控宿主的行为,本质上是“绑架”宿主的神经系统,从而操纵和改动宿主的行为模式,例如驱使其跳入水中,以满足铁线虫自己的生殖需求。

“这些成果很风趣。”不列颠哥伦比亚大学研讨“宿主-寄生虫相互作用”的博士后杰夫·多尔蒂以为,操控宿主行为的完好机制或许还不止如此。这项研讨是对整个复杂现象的开始探索,操控机制的细节还需要进一步深入研讨,才能得到更明确、完好的答案。

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