千里挑一的“真男人”,为什么要躺着走?

作者: 卢平

来源: 物种日历

发布日期: 2018-08-25

本文介绍了秀丽隐杆线虫的生物特性及其在科研中的重要作用,包括其分布广泛、生殖方式独特以及作为模式生物在生物学研究中的贡献。

如果被问到地球上数量最庞大的生物类群是什么,你大概会猜到是某些单细胞的微生物。如果不考虑单细胞生物,个体数量最多的多细胞动物又是哪一类呢?是线虫。虽然你可能说不出这个答案,不过这一类群可是出了一种屡获诺奖的实验动物——秀丽隐杆线虫。秀丽隐杆线虫属于线虫动物门,门内包含了超过两万五千种无脊椎动物。在适宜的环境里,每一平方米就有可能生活着数以千万计的线虫。

按个体数量计算,地球上80%的动物都是线虫——全世界的动物们排排站好,你和下一位“非线虫”之间平均隔着四条线虫。

这类平时少有人注意的生物,是地球生物圈中分布最广的类群,两极、高山、沙漠、大洋海底,都能见到它们的身影。美国线虫分类学先驱纳桑·科布曾说,如果宇宙中除了线虫之外的所有物质都瞬间消失,那么虚空中漂浮的线虫将会是一个地球表面的复刻——山川湖海,城镇乡村,甚至树木和动物,恐怕都可以通过分布其中的特定种类的线虫还原出轮廓。

然而线虫不光是“地表最强”。2011年,科学家们在南非地下几公里深的金矿表面,发现了以细菌为食的线虫。另外,还有相当一部分线虫是寄生性的,比如我们最熟悉的蛔虫。相比于体长可达30厘米的面条蛔虫,秀丽隐杆线虫可谓体态娇小,成熟个体不过1毫米长,头尾尖尖,中间是一段可以自由弯曲的圆柱体。它的属名中包含了“杆状的”词根,而种本名是“秀丽、优雅”的意思。

线虫虽小,“五脏”俱全。作为发育上和人类一样拥有三个胚层的动物,秀丽隐杆线虫的外胚层发育成了多个细胞融合的“合胞体”,正是这层结构分泌的胶原蛋白组成了覆盖全身的“皮”,它是能够随着虫体生长而蜕落更新的“外骨骼”。这也是线虫动物门的特征之一,表明它们和同样蜕皮的节肢动物门亲缘关系相近。

从人类的角度来看,秀丽隐杆线虫的生殖方式比较奇特,分为“雌雄同体”和“雄性”两个性别。正常生长的群体中绝大部分个体是雌雄同体:在发育未完全成熟的阶段,雌雄同体产生精子并储存在生殖腺中;发育成熟的个体产生卵子,和准备好的精子结合形成受精卵。不过受精卵有极小概率随机丢失一条X染色体,就会转而发育成雄性个体,可谓千里挑一的“真男人”。

秀丽隐杆线虫最重要的身份就是科研模式生物了。在生物遗传学研究初现繁荣的20世纪50年代,南非生物学家西德尼·布伦纳为分子生物学的发展做出了巨大贡献,不过随后他转而把兴趣放到了生物体的神经发育机制上。首先,秀丽隐杆线虫体型小,吃得简单,长得快,生命力顽强——在实验室常用的琼脂平板上养好一层大肠杆菌后放上线虫,线虫就能愉快地边吃边繁殖,室温环境下三四天就能繁殖一代,寿命大约三周。

其次,线虫简单又完整的身体构造是很好的研究起点。1983年,英国科学家约翰·苏尔斯顿研究了秀丽隐杆线虫的发育过程。在没有先进仪器的年代,苏尔斯顿靠着在光学显微镜下肉眼观察透明虫体,绘制了线虫全部细胞的发育图谱——从受精卵第一次分裂开始,线虫的每次细胞分裂、每个细胞的功能和命运是完全确定的。这是世界上首个多细胞生物的细胞发育谱系。

今天,几乎所有发育生物学课本中都会提到,雌雄同体线虫在发育过程中会产生1090个细胞,其中有131个会在产生后启动一个正常的凋亡程序而死去,只留下959个。2002年,诺贝尔生理学及医学奖颁发给了布伦纳、苏尔斯顿和霍维茨三位科学家,表彰他们在器官发育调控和程序性细胞凋亡研究中的贡献。线虫在诺奖名单上拿下一血。

UUID: 8131e35d-fbe0-45d8-bb1c-2a780e741a98

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/物种日历公众号-pdf2txt/2018年/2018-08-25_千里挑一的“真男人”,为什么要躺着走?.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0054 元