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寄生蟲可能會“盜用”宿主基因控制宿主思維
作者：王昊昊 張俊美 來源：中國科學(xué)報
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成年馬毛蟲的外觀如同面條一樣，看起來像擺動的馬毛。它們在水中生活和繁殖，其后代只能在其他動物體內(nèi)發(fā)育，通常是陸生昆蟲，如螳螂。一旦它們在宿主中完成生長，馬毛蟲必須說服宿主淹死自己，以完成它們的生命周期。但這些寄生蟲如何設(shè)法致命地操縱其宿主一直困擾著科學(xué)家。
近日，日本理研生物系統(tǒng)動力學(xué)研究中心的一項研究表明，馬毛蟲擁有數(shù)百個基因，這些基因可能是通過水平基因轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象直接從宿主那里獲得，進(jìn)而能夠操縱宿主。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》。
“結(jié)果非常驚人�！蔽磪⑴c該研究的巴黎薩克雷大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家克Clément Gilbert指出，如果事實證明如此多的螳螂基因轉(zhuǎn)移到了寄生蟲身，那么這是迄今為止報道的兩種動物之間水平轉(zhuǎn)移基因數(shù)量最多的一次。
研究通訊作者之一、理研生物系統(tǒng)動力學(xué)研究中心進(jìn)化生物學(xué)家Tappei Mishina一直對寄生蟲控制宿主的現(xiàn)象很感興趣。他與京都大學(xué)生態(tài)研究中心生態(tài)學(xué)家Takuya Sato等人合作，研究它們寄生的遺傳基礎(chǔ)。
他們的研究重點是Chordodes馬毛蟲，可以感染螳螂，它必須在宿主昆蟲體內(nèi)才能發(fā)育為成蟲，并且可以在昆蟲腹部長到近1米長。
研究人員認(rèn)為，馬毛蟲在某種程度上控制了螳螂的大腦，于是對宿主溺水之前、期間和之后不同時期的馬毛蟲、螳螂的大腦mRNA進(jìn)行了測序。mRNA是當(dāng)基因活躍時攜帶蛋白質(zhì)制造指令的分子。
最后，他們發(fā)現(xiàn)超過3100個寄生蟲基因在操縱宿主時表達(dá)增加。令人驚訝的是，這些馬毛蟲的基因中有1400多個與其宿主螳螂的基因非常匹配。這表明這組基因通過水平基因轉(zhuǎn)移以某種方式，從宿主的基因組轉(zhuǎn)移到了寄生蟲的基因組中。
未參與該研究的、研究宿主-寄生蟲相互作用的英屬哥倫比亞大學(xué)Jeff Doherty認(rèn)為，該研究結(jié)果很有希望，但研究人員還沒有排除另一種可能——螳螂從馬毛蟲那里得到了這些基因。
研究人員承認(rèn)，也有可能是螳螂的組織污染了馬毛蟲樣本。然而，Mishina指出，他們在單獨于水中待了3天的成蟲體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了類似螳螂體內(nèi)的mRNA，這比mRNA污染存在的時間要長。此外，研究人員還指出，在污染情況下，許多mRNA序列之間的差異是沒有意義的。
Doherty指出，即使這些馬毛蟲確實竊取了螳螂的基因，也不清楚它們?nèi)绾慰刂企�螂的行為。有可能是馬毛蟲的蛋白質(zhì)模仿了宿主的蛋白質(zhì)，讓這些馬毛蟲占領(lǐng)了螳螂的身體，激活了它們需要的行為程序�！暗鞍踪|(zhì)模仿可能只是這個謎題的一部分，我們?nèi)蕴幱诼�長曲折道路的起點�！彼�說。
Mishina團(tuán)隊正致力于對馬毛蟲和螳螂的整個基因組進(jìn)行測序。Gilbert認(rèn)為，這將有助于消除對RNA污染的擔(dān)憂，并為基因水平轉(zhuǎn)移的方向和時間問題提供答案。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.09.052
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