科学家发现蠕虫也可能有"情感" 短时间内影响行为

科学家发现蠕虫也可能有"情感"短时间内影响行为大脑研究是现代生命科学中最重要的领域之一，而"情绪"是其主要课题之一。传统上，动物的情绪研究是一个复杂的领域，主要研究小鼠和大鼠的恐惧反应。洞察短期刺激如何改变大脑的持续活动及其基本过程。然而，自2010年代以来，越来越多的科学论文报道，通过关注小龙虾和苍蝇行为的几个特征，如持续性和价值性，发现即使是小龙虾和苍蝇也可能具有类似情绪的大脑功能。例如，当动物在短时间内遇到被捕食者攻击等危险情况（负面情绪）时，动物的行为可能是在一定时间内呆在安全的地方，即使饥饿也不理会通常诱人的食物气味（持续性），这可以由原始形式的情绪来调节。然而，这些基本"情感机制"的细节在很大程度上仍未披露。来自日本名古屋市立大学和美国东北大学米尔斯学院的一个国际研究小组揭示了秀丽隐杆线虫（Caenorhabditiselegans）拥有基本"情感"的可能性。他们之所以使用这种蠕虫，是因为这一品种已被用于在细胞和基因水平上对感知、记忆甚至决策等基本功能进行详细分析。研究小组最初发现，当秀丽隐杆线虫受到交流电刺激时，蠕虫会开始以意想不到的高速移动。蠕虫对电流刺激的行为反应示意图。资料来源：KristinaGalatsis有趣的是，研究小组还发现，这种"奔跑"反应会持续1-2分钟，即使在电刺激结束几秒钟后也是如此。在一般动物中，当刺激停止时，对该刺激的反应通常会立即停止。(否则，对声音或视觉场景等刺激的感知就会持续下去）。因此，"刺激停止后仍继续奔跑"的反应是例外情况。蠕虫情绪反应的行为和遗传分析此外，研究小组还发现，在电刺激期间和之后，蠕虫会忽略它们的食物细菌，而细菌能提供重要的环境信息。这表明，虽然食物细菌的存在与否通常至关重要，但电击这种威胁生存的刺激所带来的危险更为重要。换句话说，当蠕虫感知到电击这一危险刺激时，它们生存的重中之重就是逃离该地点。为了实现这一目标，大脑的功能似乎会持续发生变化，包括为了逃离危险而忽略通常重要的"食物"。这表明，"蠕虫因短期电刺激而继续奔跑"的现象反映了基本的"情绪"。对理解人类情绪的启示此外，通过基因分析，特别是利用蠕虫的优势，研究小组发现，与正常蠕虫相比，无法产生神经肽（相当于我们的激素）的突变体在电刺激下表现出更长的持续奔跑时间。这一结果表明，对危险做出反应的持续状态会受到调节，在适当的时候结束。事实上，如果我们经历的兴奋或恐惧持续时间很长，就会扰乱我们的日常生活。因此，研究结果表明，我们的"兴奋"、"快乐"或"悲伤"等由刺激诱发的情绪，可能不会自然地随着时间的推移而消失，而是由涉及基因的活跃机制所控制。这项研究表明，利用蠕虫可以详细了解原始"情绪"的基因机制。已知在蠕虫体内起作用的许多基因在人类和其他生物体内也有对应的基因，因此研究蠕虫可以提供有关"情绪"基础基因的重要线索。具体来说，抑郁症等被归类为情绪障碍的病症，可以被解释为由于无法有效处理体验到的刺激而导致负面情绪过度和持续保持的状态。如果通过蠕虫研究发现了与情绪有关的新基因，这些基因就有可能成为治疗情绪失调症的新靶点。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397887.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397887.htm

新研究揭示了生殖系统是如何加速衰老和恶化健康的

新研究揭示了生殖系统是如何加速衰老和恶化健康的这项由匹兹堡大学和UPMC的研究人员领导并发表在《衰老细胞》杂志上的新研究发现，扰乱C.elegans生殖细胞中一个名为减数分裂的过程会导致蠕虫的健康状况下降，并引发类似于人类衰老的加速衰老基因特征。高级作者、匹兹堡大学和UPMC匹兹堡儿童医院的儿科、发育生物学、细胞生物学和生理学副教授ArjumandGhazi博士说："这项研究令人兴奋，因为它是第一个直接证据，表明操纵生殖细胞的健康会导致早衰和健康跨度的下降。这一发现的影响是深刻的。它表明，生殖系统的状态不仅对生育孩子很重要，而且对整体健康也很重要"。一只年轻的秀丽隐杆线虫发出绿色的光芒，其中的蛋白质已经与一个荧光标签相连，并充满了即将产下的卵子，这些卵子在母体中显示为黑球。破坏减数分裂-也就是创造这些卵子所依赖的过程，会缩短动物的整个寿命并加速其衰老。资料来源：斯科特-基思和阿尔朱曼德-加齐虽然衰老对生育能力的影响是众所周知的，但过去二十年的研究已经开始表明，生殖能力也对人类的衰老和健康有影响。问题是很难直接研究人类的这种因果关系。Ghazi和她的同事们随后转向了秀丽隐杆线虫（Caenorhabditiselegans），这是一种微小的线虫，由于其寿命短（从出生到死亡三周），并且与人类共享遗传途径，因此是衰老研究的理想系统。ArjumandGhazi博士，匹兹堡大学和匹兹堡UPMC儿童医院的儿科、发育生物学、细胞生物学和生理学副教授。资料来源：UPMC研究人员研究了减数分裂，这是一种存在于从酵母到人类的所有动物中的细胞分裂，只发生在注定要产生精子或卵子的细胞中。他们发现，减数分裂基因发生突变的动物比未发生突变的动物寿命短。这些突变体的总体健康状况也更差，包括活动能力、肌肉功能和记忆力过早下降。Ghazi说："这项健康跨度工作令人兴奋的部分是，这些动物也显示出蛋白质平衡被破坏的迹象。细胞内蛋白质平衡的破坏是与年龄有关的神经退行性疾病的核心，如阿尔茨海默氏病。"当研究人员改善了蠕虫体内的蛋白质平衡时，一些寿命的丧失被阻止了。这些发现指出，蛋白质平衡的破坏是连接生殖健康和衰老的一个关键机制。接下来，研究小组观察了秀丽隐杆线虫的基因表达变化。在成年期的第1天，减数分裂突变体表达的基因与正常蠕虫直到第10天才表达的基因非常相似。Ghazi解释说："用人类的话来说，这就像一个20岁出头的人拥有70岁老人的身体外观、生理学和基因特征一样。扰乱减数分裂对健康跨度有极大的影响，并加速了秀丽隐杆线虫的衰老。"许多相同的基因控制着蠕虫和人类的衰老。因此，研究人员询问减数分裂突变体的基因特征是否与衰老的人类的基因有任何相似之处。他们发现，情况确实如此--这是一个值得注意的发现，因为它表明破坏生殖系统可能产生从蠕虫到人类的类似变化。Ghazi说，由于秀丽隐杆线虫可以被用来进行人类和更复杂系统中不可能的基本发现，这一发现为了解生殖系统如何塑造衰老提供了巨大的可能性。她现在正计划与UPMCMagee-Womens医院和Magee-Womens研究所合作，在人类患者中进一步探究这一问题，这些患者由于遗传疾病，绝经期极度提前，并表现出心脏病、自身免疫性疾病和骨质疏松症等并发症。Ghazi说："根据我们在秀丽隐杆线虫中的工作，我们想开发一个与年龄有关的基因小组，并以此来筛选病人的血液和唾液。如果我们看到相同的基因在病人身上升高的证据，这将是将这种研究扩展到经历早期绝经和早期不孕的妇女的重要的第一步。"Ghazi希望最终这项工作能够为早期检测由生殖异常引发的健康损害的测试提供信息，并提供新的治疗方法或重新利用现有药物来治疗这种与年龄有关的疾病。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332467.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332467.htm

日本科学家运用光敏蛋白实现远程控制蠕虫的运动

日本科学家运用光敏蛋白实现远程控制蠕虫的运动在这项新的研究中，大阪市立大学的科学家们使用了被称为"眼蛋白"的蛋白质作为触发器。这些蛋白质对不同波长的光敏感，并通过发出信号来响应，这些信号可以触发它们所连接的其他神经回路，这一领域被称为光神经学，此前关于视蛋白的工作表明，它们可以被用来恢复失明小鼠的视力，或者通过对光的反应来调控疼痛。在这种情况下，研究小组用它们来直接控制秀丽隐杆线虫的运动，这是实验室研究中常用的一种小虫子，它的神经结构仅有300余个细胞，控制起来较为简单。两种眼蛋白被植入这些蠕虫体内，其中一种源自蚊子，它被放置在感觉细胞中，使这些生物在受到刺激时扭动身体，这里的刺激是指光线。第二种蛋白来自灯鱼，对紫外线敏感，被植入蠕虫的运动神经元中。这意味着蠕虫在接触绿光时将开始移动，而在紫外线下将完全停止。研究小组对该技术进行了测试，并发现它可以一次又一次地工作，这表明蛋白质并没有因为反复暴露而被破坏。该技术可用于创建基于光的神经信号系统，在不同颜色的光线下执行不同的功能。该研究的主要作者MitsumasaKoyanagi教授说："我们使用的蚊子和灯鱼的视蛋白都是G蛋白偶联受体（GPCR）家族的成员--这些受体用于感知各种刺激，包括嗅觉、味觉、激素和神经递质--表明这个使用光的系统可以用来操纵各种GPCR和它们随后的细胞内信号传导和生理反应。"目前还不清楚这项研究到底能带来什么应用，但该团队表示，这是生物学上的一个突破，并最终可能带来新的药物发现。该研究发表在PNAS杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333933.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333933.htm

贪吃的蠕虫正在帮助开发更好的药物

贪吃的蠕虫正在帮助开发更好的药物该研究由文理学院的神经科学家ShawnLockery领导，指出蠕虫是了解大麻素在体内自然发挥的许多作用的有用工具。而且它可以帮助研究人员开发更好的针对这一系统的药物。他和他的团队于4月20日在《当代生物学》杂志上发表了他们的发现。内大麻素系统是一个影响深远的信号网络，有助于调节食欲、情绪和痛觉等关键身体系统。被称为内含物的分子通过与大麻素受体相互作用来发送化学信息，大麻素受体是散布在身体和大脑中的特殊蛋白质。通常情况下，这些信息有助于保持不同身体系统的平衡。但是大麻中的分子--如四氢大麻酚--也会与大麻素受体相互作用，使你在服用后感到兴奋，也会造成其他影响。一条经过基因工程改造的蠕虫的图像，使某些神经元和肌肉具有荧光。绿点是对大麻素有反应的神经元。品红色的点是其他神经元。这个想法并不是完全出乎意料的。Lockery实验室的研究重点是决策的神经生物学，使用一种叫做C.elegans（秀丽隐杆线虫）的吃细菌的小虫子作为一个简单的系统来测试假说。他经常使用食物选择实验，用细菌混合物诱惑动物，看它们在不同的条件下喜欢哪一种。为了了解类似大麻的物质可能如何影响蠕虫的食物偏好，Lockery的团队将它们浸泡在花生四烯乙醇胺中。花生四烯乙醇胺是一种内源性大麻素，一种由人体制造的分子，可以激活人体的大麻素受体。然后，他们将蠕虫放入一个T形迷宫。迷宫的一侧是高质量的食物；另一侧是低质量的食物。以前的研究表明，在高质量的食物来源上，蠕虫生长迅速；在低质量的食物上，它们生长得更慢。蠕虫还发现高质量的食物更受欢迎，并会优先寻找它。在T型迷宫实验中，在正常条件下，蠕虫确实更喜欢高质量的食物。但当浸泡在安非他命中时，这种偏好变得更加强烈--它们涌向高质量的食物，并在那里停留的时间比它们平时更长。"现有偏好的这种增加类似于吃更多你无论如何都会渴望的食物，"Lockery说。"这就像选择披萨与燕麦片一样。"更高质量的食物可能会让人想到水果、蔬菜和全谷物的营养搭配。但从进化的角度来看，"更高质量"的食物是那种充满热量的食物，以确保生存。因此，在这种情况下，"高质量"的蠕虫食物更像是人类的垃圾食品-特征是-很快就会摄入大量的卡路里。Lockery说："内大麻素系统有助于确保饥饿的动物去吃高脂肪和高糖分的食物。这就是为什么在食用大麻后更有可能去吃巧克力布丁，而不一定会饿着吃沙拉的原因之一。"在后续实验中，Lockery的团队能够确定一些受安非他命影响的神经元。在这种影响下，这些神经元对高质量食物的气味变得更加敏感，而对低质量食物的气味则不那么敏感。从进化的角度来看，这些结果使人们认识到内分泌素系统是多么的古老。蠕虫和人类最后共享一个共同的祖先是在6亿多年前，然而大麻素以类似的方式影响我们的食物偏好。"这是一个非常漂亮的例子，说明了内生性大麻素系统在一开始可能是为了什么，"Lockery说。蠕虫和人类之间反应的相似性也表明，蠕虫可以成为研究内分泌系统的一个有用模型。特别是目前挖掘大麻素的药用特性的一个限制是其广泛的影响。大麻素受体遍布全身，因此针对这些受体的药物可以帮助解决手头的问题，但也可能有很多不希望看到的副作用。例如，吸食大麻可能会缓解你的疼痛，但也可能使你难以专注于工作。但附近的其他蛋白质也参与了化学信息的串联，这取决于起作用的身体系统。因此，更好的药物可以针对这些其他蛋白质，缩小药物的效果。Lockery建议说，由于科学家对蠕虫的遗传学有如此多的了解，它们是一个很好的研究系统，可以挑出这些类型的途径。"在蠕虫中快速找到信号通路的能力可以帮助确定更好的药物目标，并减少副作用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356351.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356351.htm

抗辐射的切尔诺贝利蠕虫没有出现基因损伤的迹象 为对抗癌症提供了指引

抗辐射的切尔诺贝利蠕虫没有出现基因损伤的迹象为对抗癌症提供了指引被称为线虫的微小蠕虫暴露在辐射中近40年，没有出现基因损伤的迹象索菲亚-廷托里/纽约大学1986年4月，位于前苏联乌克兰苏维埃社会主义共和国北部、当时名为切尔诺贝利核电站的核电站发生爆炸，将周围地区变成了地球上已知的放射性最强的地区。将近40年过去了，高辐射水平依然存在。在继续之前，先简单介绍一下切尔诺贝利（Chornobyl）。1986年，乌克兰是苏联的加盟共和国之一，因此核电站使用了源自俄语的拼写-Chernobyl。1991年苏联解体后，乌克兰成为一个独立国家。根据联合国关于地名标准化的规定，Chornobyl现在是首选的音译拼写，并将从此开始使用。事故发生后不久，人类就被前苏联政府要求离开了这个地区，但最近的研究发现，生活在所谓的切尔诺贝利禁区发电厂半径18.6英里（30公里）范围内的动物，在身体和基因上都与世界其他地区的动物不同，这引起了人们对长期辐射对DNA影响的担忧。在一项新的研究中，纽约大学的研究人员检查了仍然生活在该地区的微型蠕虫，以了解切尔诺贝利的辐射对它们的基因构成产生了什么影响。研究报告的第一作者索菲亚-丁托里（SophiaTintori）说："切尔诺贝利是一场规模难以理解的悲剧，但我们对这场灾难对当地种群的影响仍不甚了解。环境的突然转变是否选择了天生更能抵抗电离辐射的物种，甚至是物种中的个体？"为了回答这个问题，研究人员对线虫进行了研究。线虫是一种微小的蠕虫，具有简单的基因组（生物体内的全套遗传物质）和快速的繁殖能力，这使它们在了解基本生物现象方面非常有用。该研究的通讯作者马修-洛克曼（MatthewRockman）说："这些蠕虫生活在各处，它们的进化节奏很快，当脊椎动物还在穿鞋准备出门的时候，它们就已经经历了几十代的进化。"切尔诺贝利禁区，用圆点标出采集蠕虫的地点和每个地点的辐射水平研究人员佩戴盖革计数器和个人防护设备，从整个禁区内受到不同程度辐射的地方采集了数百条线虫。然后，这些样本被运回纽约大学，冷冻起来，随后进行研究。洛克曼说："我们可以低温保存蠕虫，然后解冻供以后研究。这意味着我们可以在实验室中阻止进化的发生，这对于大多数其他动物模型来说是不可能的，而当我们想要比较经历过不同进化史的动物时，这一点就非常有价值了。"他们重点研究了一种名为Oscheiustipulae的线虫，对来自切尔诺贝利的15只蠕虫的基因组进行了测序，并与来自其他地方的5只O.tipulae的基因组进行了比较。令研究人员惊讶的是，切尔诺贝利蠕虫的基因组没有发现辐射损伤。丁托里说："这并不意味着切尔诺贝利是安全的--它更可能意味着线虫是真正有弹性的动物，能够承受极端条件。我们也不知道我们收集到的每只蠕虫在'区'里待了多长时间，因此我们无法确定每只蠕虫及其祖先在过去四十年里到底受到了多大程度的辐射"。这对我们意味着什么？这项研究的发现提供了关于DNA修复如何在个体间产生差异的线索，这可能有助于更好地理解人类身上出现的自然变异。丁托里说："现在我们知道了哪些栉水母菌株对DNA损伤更敏感或更耐受，我们就可以利用这些菌株来研究为什么不同的个体比其他人更容易受到致癌物质的影响。思考个体如何对环境中的DNA破坏因子做出不同反应，将有助于我们对自身的风险因素有一个清晰的认识。"这可能会对癌症研究产生影响，因为癌症研究关注的是为什么一些有遗传倾向的人会患病，而另一些人不会。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422793.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422793.htm

基因改造的蠕虫在遭遇室内空气污染的情况下会发光

基因改造的蠕虫在遭遇室内空气污染的情况下会发光这些线虫的特别之处在于，当它们闻到或尝到有毒的生物或合成化合物时，它们的反应是在24小时内产生绿色荧光蛋白（GFP）。这些化合物的水平越高，蠕虫产生的蛋白质就越多，因此它们发出的荧光也越多--荧光的强度可以通过显微镜或光谱仪进行客观的测量。这些相同类型的环境敏感线虫以前曾被用来监测室外环境中的重金属污染浓度。据报道，这项最新研究标志着它们首次被用于测试室内空气中的污染物。研究发现，这些蠕虫在暴露于有害物质时能可靠地发出荧光，这些物质包括从潮湿损坏的建筑物中收集的黑霉，清洁产品中使用的刺激性化学品，以及由退化的塑料地毯中的化学品产生的挥发性有机化合物。除了产生更多的GFP之外，当空气中存在这种物质时，这些蠕虫也变得不那么活跃--其中一些甚至回死亡。首席科学家PäiviKoskinen说："线虫不能告诉我们空气中存在什么样的有毒化合物，但是它们可以对与室内空气相关的健康风险以及进行更彻底的技术调查的必要性提供一个公正的意见。"有关这项研究的论文--芬兰阿尔托大学和赫尔辛基大学的科学家也参与其中--最近发表在《病原体》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342391.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342391.htm