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Science:線蟲(chóng)的“殺妻”機(jī)制

日期:2013-12-23 10:13:08


 

普利斯頓大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),雄性線蟲(chóng)的精子和精液,會(huì)使雌性線蟲(chóng)在生產(chǎn)后皺縮和死亡,文章于十二月十九日發(fā)表在Science雜志上。研究人員認(rèn)為,這種致死效應(yīng)是為了減少其他雄性獲得配偶的機(jī)會(huì),增加雄性線蟲(chóng)的遺傳優(yōu)勢(shì)。

 

研究顯示,雄性線蟲(chóng)的精子和精液分別觸發(fā)兩條通路,導(dǎo)致雌性線蟲(chóng)脫水,過(guò)早衰老和死亡。“雌性壽命的減少在三分之一到一半之間,”文章的資深作者,副教授Coleen Murphy說(shuō)。

 

這種現(xiàn)象符合自然界常見(jiàn)的雄性競(jìng)爭(zhēng),Murphy說(shuō)。“雄性要將自己的基因組傳遞下去,而這有時(shí)以雌性的生命為代價(jià)。”

 

此前也有研究描述過(guò)線蟲(chóng)的“殺妻”現(xiàn)象,不過(guò),這項(xiàng)新研究首次闡明了線蟲(chóng)的機(jī)體皺縮,明確了這種現(xiàn)象背后的生物學(xué)通路。

 

研究顯示雄性線蟲(chóng)利用了,在營(yíng)養(yǎng)匱乏時(shí)延緩衰老的通路。“雄性逆轉(zhuǎn)了這些通路,加速雌性線蟲(chóng)的衰老和死亡,”Murphy說(shuō)。

 

這項(xiàng)研究是在秀麗隱桿線蟲(chóng)(C. elegans)中進(jìn)行的,這是一種廣泛使用的模式生物。正常情況下,雌性C. elegans并不需要雄性,因?yàn)樗鼈兪谴菩弁w的。雌雄同體的線蟲(chóng)既含有精子也含有卵細(xì)胞,不需要接觸雄性就能夠繁殖。

 

然而,雄性線蟲(chóng)需要雌性,才能把基因傳給后代。受精后的雌性線蟲(chóng),會(huì)生出數(shù)以百計(jì)的后代,這些新生線蟲(chóng)并不需要母親的照顧。在這種情況下,殺死雌性可以使其無(wú)法再與其他雄性交配,使雄性線蟲(chóng)獲得遺傳優(yōu)勢(shì)。

 

文章的第一作者史成(音譯Cheng Shi)發(fā)現(xiàn),精液影響的生物學(xué)通路,原本可幫助線蟲(chóng)在困難時(shí)期保存能量。細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄因子DAF-16,是線蟲(chóng)應(yīng)對(duì)熱/營(yíng)養(yǎng)匱乏所必需的蛋白。而精液能使該蛋白離開(kāi)細(xì)胞核,導(dǎo)致雌雄線蟲(chóng)的應(yīng)激系統(tǒng)無(wú)法活化,結(jié)果是線蟲(chóng)的脂肪流失且壽命縮短。

 

研究人員指出,精子通過(guò)另一個(gè)通路縮短雌性壽命。雄性線蟲(chóng)的精子可關(guān)閉雌性的DAF-9因子,這種因子負(fù)責(zé)激活細(xì)胞核中,一個(gè)涉及DAF-12的激素應(yīng)激通路,導(dǎo)致雌性線蟲(chóng)失水、皺縮和壽命縮短。

 

研究顯示,上述致死作用也發(fā)生在非雌雄同體的線蟲(chóng)中,說(shuō)明這是一種重要的保守機(jī)制。“雄性線蟲(chóng)能夠利用兩條獨(dú)立的長(zhǎng)壽通路殺死雌性,”Murphy說(shuō)。