蠕虫母亲为它们的后代提供类似乳汁的液体

后生育期秀丽隐杆线虫根据伦敦大学学院科学家的一项新研究,线虫妈妈表现出一种原始的哺乳方式,通过她们的阴部释放卵黄乳,可以促进幼虫的生长和繁殖。

将秀丽隐杆线虫幼虫放在除排出的蛋黄外无食物的盘子上4小时后,其肠腔内的蛋黄。上图:诺玛斯基显微镜图像。左下:从平板上取下后立即使用反射共聚焦显微镜(RCM)来突出环绕肠腔的末端网的折射率材料(红色)和叠加的空气扫描图像(绿色)用于gfp标记的蛋黄。右下:同样的幼虫在100分钟后成像,显示由于排便或消化,卵黄不再在管腔内;这一消失证实了中央板显示的绿色荧光与肠腔内的蛋黄相对应。比例尺- 20 μm。图片来源:Kern等人,doi: 10.1038/s41467-021-25821-y。

肠腔内的卵黄秀丽隐杆线虫将幼虫放在除排出的蛋黄外没有任何食物的盘子中4小时。上图:诺玛斯基显微镜图像。左下:从平板上取下后立即使用反射共聚焦显微镜(RCM)来突出环绕肠腔的末端网的折射率材料(红色)和叠加的空气扫描图像(绿色)用于gfp标记的蛋黄。右下:同样的幼虫在100分钟后成像,显示由于排便或消化,卵黄不再在管腔内;这一消失证实了中央板显示的绿色荧光与肠腔内的蛋黄相对应。比例尺- 20 μm。图片来源:克恩, doi: 10.1038 / s41467 - 021 - 25821 - y。

伦敦大学学院健康老龄化研究所的研究员大卫·杰斯教授说:“我们现在解释了线虫特有的自我毁灭过程。”

“这既是原始哺乳的一种形式,只有少数其他无脊椎动物会这样做,也是一种生殖自杀的形式,就像蠕虫妈妈牺牲自己来支持下一代。”

大多数秀丽隐杆线虫线虫既有雄性的生殖器官,也有雌性的生殖器官,所以雌性线虫的生殖方式是利用有限的自身精子使自己受精。当这些能量消耗殆尽,在性成熟的几天内,生殖就停止了。

这些线虫的行为方式让科学家们困惑了一段时间:它们会产生大量富含蛋黄的液体,这些液体在体内大量积聚,在这一过程中破坏性地吞噬内部器官。它们产下的未受精卵也超过自身体重。

此前,科学家们认为这些变化是徒劳的,代表着某种形式的老年疾病状态。

同样来自伦敦大学学院健康老龄化研究所的Carina Kern博士说:“一旦我们意识到生殖后的蠕虫也会产奶,很多事情突然就说得过去了。”

“蠕虫在将营养物质传递给后代的过程中毁灭了自己。”

“所有这些未受精卵都充满了牛奶,所以它们就像奶瓶一样,帮助运送牛奶来喂养小虫。”

此前,研究人员表明,晚年生产蛋黄是一个自我毁灭的过程。

在经过特别培育和深入研究的长寿突变虫中,试图了解衰老、自我毁灭的晚年卵黄产生和卵母细胞(未受精卵)的产卵被关闭。

这项新研究为基因如何控制提供了一个可能的解释秀丽隐杆线虫寿命:通过调节这个自我毁灭的过程。

研究人员发现,这种类似牛奶的液体似乎对幼虫有益,因为他们发现有证据表明,幼虫确实在消化线虫的奶,而且能够获得牛奶来源(他们也称“蛋黄奶”)的幼虫生长得更快。

蠕虫奶的存在揭示了一种新的方式秀丽隐杆线虫最大限度地提高它们的进化适应性:当它们因为精子耗尽而不能再繁殖时,它们会融化自己的组织,以便将资源转移给后代,”科恩博士说。

这项新发现还可能在减缓人类衰老过程方面产生深远的影响。

这种自我毁灭和缩短生命的繁殖方式是太平洋鲑鱼等生物典型的自杀性繁殖方式。新的研究表明秀丽隐杆线虫寿命也可能受到自杀性繁殖的限制。

“衰老的神奇之处在于秀丽隐杆线虫是基因操作可以大大延长寿命——可达10倍,”Gems教授说。

“这表明,通过了解这是如何发生的,人们可以找到延缓人类衰老的关键,这是非常令人兴奋的。”

“但如果秀丽隐杆线虫寿命的延长仅仅是由于抑制了自杀繁殖,就像鲑鱼一样,那么,利用我们关于蠕虫衰老的知识来大幅延长人类寿命的可能性突然变得很遥远。”

研究发表在杂志上自然通讯

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林祖嘉Kern.2021.秀丽隐杆线虫以一种原始哺乳的形式将蛋黄喂给它们的后代。Nat Commun12, 5801;doi: 10.1038 / s41467 - 021 - 25821 - y

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