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日前,來(lái)自斯坦福大學(xué)醫學(xué)院的研究人員在《科學(xué)》(Science)雜志上報告稱(chēng),他們發(fā)現雄性線(xiàn)蟲(chóng)分泌了一些信號分子,可以顯著(zhù)縮短異性的壽命。科學(xué)家推測,如果是在生殖后實(shí)施這種“雄性誘導死亡”(male-induced demise)行為,其有可能為了替雄性的后代節約寶貴的資源,或是減少其他雄性獲得配偶的機會(huì )。
多年來(lái)人們已經(jīng)知道,一些雄性線(xiàn)蟲(chóng)和果蠅可以縮短雌性或是雌雄同體動(dòng)物的壽命。但卻并不清楚其原因。一些研究人員推測,有可能是交配的生理應激導致了它們早逝。
然而,斯坦福大學(xué)的研究表明,還有除性行為之外的一些東西對此負責——具體說(shuō)來(lái),雄性正在分子水平上執行一項蓄謀的計劃,在孩子的母親完成它們的任務(wù)后殺死它們。
研究人員針對實(shí)驗室常見(jiàn)線(xiàn)蟲(chóng):秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)展開(kāi)了研究。這種長(cháng)1毫米的半透明線(xiàn)蟲(chóng)一般可生存大約20天,正常群體中包含有0.01-0.1%的雄性。剩余的是具有雄性和雌性生殖器官的雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)。盡管雌雄同體可以自交,如果它們與雄性線(xiàn)蟲(chóng)交配則能生成更多的后代。
遺傳學(xué)副教授A(yíng)nne Brunet博士“我們發(fā)現,雄性線(xiàn)蟲(chóng)誘導了許多與雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)感覺(jué)和信號傳導相關(guān)的基因表達。由此提出了這種可能:雄性誘導死亡不僅是由于交配的生理應激所導致,還與一定程度的活性信號有關(guān)。事實(shí)上,我們發(fā)現將雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)放置在雄性線(xiàn)蟲(chóng)曾經(jīng)逗留過(guò)的培養皿上,就足以誘導雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)過(guò)早死亡。”
Brunet的研究表明,雄性甚至可以跨距離啟動(dòng)這一謀殺過(guò)程。將這些研究發(fā)現擴展至哺乳動(dòng)物和人類(lèi),在需要母親或父母撫養幼子的情況下,則可能出現與之相反的結果,這聽(tīng)上去真是有趣。
Brunet 說(shuō):“在線(xiàn)蟲(chóng)中,雄性一旦交配且在雌雄同體母親產(chǎn)卵之后,前者就可以將后者拋棄。不需要線(xiàn)蟲(chóng)母親來(lái)照料線(xiàn)蟲(chóng)寶寶,為什么要讓她待在那消耗食物?并且,如果她死了,就沒(méi)有其他的雄性可以得到她,將他的基因導入到基因庫中。”
研究人員發(fā)現,長(cháng)期存在年輕的雄性線(xiàn)蟲(chóng)會(huì )將雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)的平均壽命縮短20%。這一效應甚至在制止性別混雜或是在雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)不育的情況下仍持續存在,表明交配的生理應激或是生育后代的能量需求都不能對早死負全責。受到影響的雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)表現衰老癥狀,包括動(dòng)作減慢,**發(fā)生率增高,全身性衰老和組織衰退。
Brunet說(shuō):“甚至長(cháng)壽和抗壓雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)也對雄性線(xiàn)蟲(chóng)誘導的早死高度敏感。”
最后,當研究人員將雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)放置曾經(jīng)有雄性線(xiàn)蟲(chóng)的實(shí)驗室培養皿上時(shí),這些雌雄同體也表現壽命縮短,表明雄性線(xiàn)蟲(chóng)留下了一些物質(zhì)對雌雄同體造成了影響。
然而,有一種方法可以改變這種效應。
Brunet說(shuō):“信息素生成缺陷的雄性線(xiàn)蟲(chóng)再也不能誘導雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)強有力的過(guò)早死亡。不能感知信息素的雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)也能抵抗雄性誘導的死亡。”
信息素是一些可溶性的、擴散性化學(xué)物質(zhì),許多動(dòng)物生成信息素跨距離觸動(dòng)同物種成員間的社會(huì )或行為反應。盡管還不清楚雄性線(xiàn)蟲(chóng)是何時(shí)及如何分泌這些不明信息素的,當研究人員調查受累雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)的基因表達譜時(shí),其效應是顯而易見(jiàn)。
尤其是,他們觀(guān)察發(fā)現只有在存在雄性線(xiàn)蟲(chóng)的情況下,雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)的基因表達才會(huì )發(fā)生極大的改變。許多的改變影響了神經(jīng)元中表達或是與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的基因。特異阻斷基因表達一種叫做INS-11的胰島素樣肽,可以阻止雄性誘導的死亡。
在這些線(xiàn)蟲(chóng)研究中,研究人員采用的雄性和雌雄同體的比例要遠高于通常情況下。然而,Brunet認為一旦發(fā)生交配,少數的雄性即可加劇這一效應——尤其是如果這些未知的信息素是分泌于**中。對于沒(méi)有交配的群體的影響可以通過(guò)這一理由進(jìn)行解釋?zhuān)瑹o(wú)法接近到鄰近雌雄同體線(xiàn)蟲(chóng)的雄性線(xiàn)蟲(chóng)分泌**,不成功地嘗試與鄰近其他的雄性線(xiàn)蟲(chóng)進(jìn)行交配。
盡管研究人員首先研究的是一種馴化的線(xiàn)蟲(chóng),他們在野生型的線(xiàn)蟲(chóng)和另外兩種親緣關(guān)系較遠的線(xiàn)蟲(chóng)中也觀(guān)察到了雄性誘導死亡,證實(shí)這種現象在2000-3000萬(wàn)年進(jìn)化過(guò)程中保守存在。這種雄性誘導的死亡甚至存在于真雄性和真雌性均等的一些線(xiàn)蟲(chóng)物種中(與哺乳動(dòng)物相似),表明這一現象不應僅僅歸于線(xiàn)蟲(chóng)的特殊習性,如雌雄同體或較低的雄性比例。
Brunet 說(shuō):“觀(guān)察到這種雄性誘導死亡現象存在于幾個(gè)線(xiàn)蟲(chóng)物種和果蠅中,表明它可能具有某些適應利益。如果能夠確定雄性是否也影響了其他物種,尤其是哺乳動(dòng)物中雌性的壽命,將是有趣的。”
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