寄生虫如何迫使螳螂溺水身亡

窃取基因的蠕虫可能利用盗取的基因来操纵猎物

A still life of a Narrow-Winged Mantus and a worm presented on a green leaf, shown on a lite backlit background.

马鬃虫及其螳螂宿主。

佐藤拓哉

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对于螳螂来说,吃错昆虫可能会导致单程票通往水墓。它们一些典型的昆虫猎物含有马鬃虫,即Chordodes fukuii,这种虫子在螳螂的肠道中生长,并以某种方式操纵螳螂潜入最近的水体中。然后,意大利面条状的蠕虫从溺水的宿主体内挣脱出来并繁殖。水生昆虫吃掉蠕虫的后代,然后被其他螳螂吃掉,循环往复。

现在,研究人员可能已经发现了寄生虫如何施展其致命伎俩:它似乎已经进化出利用其物种曾经从螳螂自身“窃取”的基因,使蠕虫能够制造影响螳螂神经系统的蛋白质。如果得到证实,这些最近发表在Current Biology上的研究结果将是动物物种之间基因转移最广泛的记录案例。

感染了C. fukuii的螳螂变得容易被光吸引,就像水面反光一样。日本神户大学的生物学家、资深作者佐藤拓哉表示,这种行为被认为是由寄生虫和宿主大脑中蛋白质水平的变化引起的。由于基因编码构建这些蛋白质的指令,佐藤和他的同事着手研究这两种物种在马鬃虫感染过程中基因活动如何变化。


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该团队发现,寄生虫惊人的 1,420 个基因与宿主的基因相似,并且这些基因在寄生虫牵线木偶般操控宿主时最为活跃。

基因可以在生物体之间移动,这个过程称为水平基因转移,这在细菌中很常见,但在动物之间却很少见。 法国索菲亚农业生物技术研究所的生物学家艾蒂安·丹钦说:“如果宿主通过水平基因转移获得了数千个基因,那将非常令人惊讶。”他没有参与这项研究。“但我认为他们需要证实这一说法,”他说,因为研究人员尚未在蠕虫的基因组中找到这些可能被盗的基因。丹钦说,这项新研究仅证实它们存在于寄生虫的组织样本中,并且仍然有可能其中一些基因只是来自螳螂的污染。

马里兰大学巴尔的摩分校的微生物学家朱莉·邓宁·霍托普说:“在获得全基因组序列以确认转录本正确归因于螳螂和蠕虫之前,我们应该对水平基因转移的作用和程度持保留态度。”她没有参与这项研究。

佐藤计划下一步检查寄生虫的基因组。“C. fukuii 的水平基因转移机制仍然是一个巨大的谜团,”他说。“通过研究 C. fukuii 及其螳螂宿主的基因组”,他希望能够更接近解开这个谜团。

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