观看蠕虫死亡听起来可能不是特别令人兴奋，但是如果当它们翘辫子的时候开始发出蓝色荧光呢？ 这正是一组生物学家在秀丽隐杆线虫中观察到的现象。 一道蓝色的“死亡波”在蠕虫体内蔓延长达六个小时，生命从它们体内流逝——这种现象正在揭示死亡如何在整个生物体中蔓延。
“死亡实际上会传播，” 大卫·杰姆斯说，他是伦敦大学学院（U.C.L.）的生物老年学家，也是这项研究的合著者。 “一个死亡细胞的存在会触发邻近细胞的破坏。” 杰姆斯和他的同事在7月23日版的PLoS Biology上描述了他们的发现。
秀丽隐杆线虫中的细胞死亡级联反应是沿着一道钙离子波传播的，这道波从蠕虫的前端传播到后端。 钙流入细胞会触发分解细胞结构的过程。 溶酶体——细胞的废物处理中心——破裂，“那时一切都乱套了，”正如杰姆斯所说。 溶酶体爆发导致细胞自行消化。 然后钙离子跳到邻近的细胞，死亡波继续传播。
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蓝色荧光只有在蠕虫处于紫外线照射下才能看到，它来自邻氨基苯甲酸，一种在排列在蠕虫肠道内的小颗粒内部产生的有机化合物。 随着死亡波的传播，颗粒破裂，将酸释放到较低 pH 值的环境中。 pH 值的下降放大了邻氨基苯甲酸的自然荧光，产生了一道跟随钙波的蓝色闪光。 闪光“是死亡的标志，”杰姆斯说。
通过敲除对于将钙从一个细胞转移到下一个细胞至关重要的称为缝隙连接蛋白的蛋白质，研究人员能够阻止蠕虫死亡的蔓延——但仅限于受伤的情况。 “阻止坏死并不会延长寿命，”杰姆斯说。 在衰老的情况下，“还有其他平行发生的因素导致死亡。”
那么这是否意味着靶向药物可以阻止或减缓人类与损伤相关的死亡？ 尚未。 “我们比这复杂得多，”同样来自 U.C.L. 并且是该论文的主要作者 卡桑德拉·科伯恩说。 “我不认为你可以进行这种比较。” 但这一发现可能会更好地理解组织损伤。 蠕虫细胞死亡的传播是理解更高级动物“在卒中、感染或机械损伤（如骨折或刺伤）期间”死亡的模型，杰姆斯解释说。 “本质上，这是普遍的。 我们发现，[在秀丽隐杆线虫中]参与这种死亡链的途径与哺乳动物中的途径几乎相同。 这是生物体中死亡传播的古老生物学。”
“人们对这项新见解感到非常兴奋，”在 桑福德-伯纳姆医学研究所研究衰老的微生物学家 马琳·汉森说，她没有参与这项工作。 “将这种全身性崩溃作为生物体死亡事件的真实过程，是我们以前根本没有考虑过的，”她说。 长期以来，生物学家一直将衰老视为随着时间推移而积累的东西：一种磨损过程。 然而，这项研究表明，衰老和死亡是一个被触发的、受控的事件。 “新兴的图景，”汉森解释说，“是所有这些细胞过程都在相互对话……而这些过程已经与疾病的各个方面联系起来，我们希望能够以一种很酷的方式将它们联系在一起。”
蠕虫发光死亡波的发现很大程度上归功于运气。 科伯恩在攻读博士学位期间研究秀丽隐杆线虫的蓝色荧光。 其他研究人员报告说，蠕虫群体中的荧光随着时间的推移而增加，这使得许多生物学家认为它是衰老的标志。 然而，科伯恩仍然想弄清楚是什么原因造成的。 当她开始观察个体蠕虫——而不是整个群体——时，她感到惊讶。 蠕虫并没有随着年龄的增长而缓慢变亮，而是在死亡时闪烁蓝色。 “我在实验室待到凌晨 2 点，想看看发生了什么，因为我不忍心不知道，”科伯恩回忆道。 “看到这种奇怪的现象……它真的让我屏住了呼吸。”
一旦科伯恩和杰姆斯发现了死亡荧光，他们就想知道它是什么——“蓝色物质是什么，它是如何形成的，它与死亡有什么关系？”她说。 这项初步调查使他们发现邻氨基苯甲酸会发出荧光，而钙波会触发该事件。
仍然存在许多谜团。 首先，缝隙连接蛋白——将钙从一个细胞转移到下一个细胞的蛋白质——起什么作用？ 为了确定钙通路，科伯恩与具有基因突变的蠕虫一起工作，这种基因突变关闭了缝隙连接蛋白的产生。 没有缝隙连接蛋白意味着没有钙传播，也没有死亡波。 但是，自出生以来缺乏缝隙连接蛋白是否会带来任何副作用？ “我不确定在发育过程中拥有这些基因是否会成为问题，”汉森说。 理想的实验是让缝隙连接蛋白在蠕虫成熟时保持完整，然后在生命后期关闭它们。
值得注意的是，生物学家可以做到这一点。 通过给蠕虫喂食它们最喜欢的食物——转基因细菌的特殊混合物——研究人员可以在他们喜欢的任何时候引入基因“关闭开关”。 这项技术为安德鲁·法厄和克雷格·梅洛赢得了2006年诺贝尔生理学或医学奖。
研究人员还想知道是什么启动了钙波。 “这是最大的问题，”杰姆斯说。 他想知道它是否以与尸僵相同的方式开始，尸僵是死后肌肉的僵硬。 在尸僵中，ATP（细胞内能量的基本单位）的抑制会触发钙释放到肌肉中。 也就是说，没有 ATP，细胞就无法阻止钙离子进入。 汉森还推测其他组织的作用：“询问它是否从神经元或肌肉开始会很酷，”这可能会揭示对人类死亡的见解。
杰姆斯和科伯恩都无法解释为什么死亡波只从前向后传播。 科伯恩认为这可能与紧挨着肠道起点的神经细胞束有关。 研究人员还认为，肠道中一定存在一些尚未被发现的组织，可以将前端与后端区分开来。 肠道是蠕虫唯一的主要器官，因此必须同时充当肝脏和胃的功能。 “它只是一根长长的细胞管，”汉森解释说，“但实际上可能存在不同的区室，就像我们的肠道一样……这对我们来说很有吸引力。”
目前他们没有明确的答案，但他们仍然对这种现象着迷。 “人们对看到生物体中死亡的光谱光芒感到着迷，”杰姆斯评论道。 “我认为这很重要。 你在秀丽隐杆线虫中不会获得太多惊奇。”