乍一看,被称为无肠动物的小型扁虫似乎非常简单。它们为数不多的内部器官在它们无定形的身体中自由漂浮,甚至缺乏消化道。
一些无肠动物物种寄生着进行光合作用的藻类,这些藻类提供能量以换取安全的住所,这是一个经典的共生例子。这些无肠动物可以做一些非凡的事情:如果切成两半,它们会分裂成不仅仅是两个,而是三个新的、茁壮成长的自身版本。首先,一条新的尾巴从头部生长出来,然后两个类似九头蛇的头从尾部爆发出来,然后尾部分裂成两个更独立的生物。现在,《自然通讯》上的一项研究表明,这些蠕虫在这个极端的再生行为中操纵了它们体内藻类的基因活动。科学家们发现这非常有趣,因为许多珊瑚物种也依赖于共生藻类——而今天变暖的海洋正日益迫使它们抛弃宿主,导致珊瑚白化,有时甚至导致整个生态系统崩溃。
研究合著者王博和他的同事发现,当他们有意损伤无肠动物蠕虫时,随着蠕虫开始再生,藻类的光合作用效率降低。但与此同时,藻类的光合作用基因变得更加活跃,可能弥补了这一不足。实验表明,一种名为runt的蠕虫基因在被激活以帮助再生时,可能会产生一种蛋白质,促使藻类开启这些特定的基因。“在这里,宿主细胞直接调节藻类细胞,可能是为了宿主系统的利益,”斯坦福大学的发育生物学家王博说。“光合作用途径受到宿主再生程序的控制——这对我们来说是最令人惊讶的事情。”
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在巴尔的摩卡内基科学研究所研究寄生藻类珊瑚的发育生物学家郑亦娴说:“许多研究倾向于从动物的角度来看待共生,因为人们对动物比对藻类更感兴趣。” “本文的优势在于他们关注共生体,即藻类的反应,直接将藻类的反应与宿主再生联系起来。”
王博说,了解宿主如何控制其藻类伙伴可能有助于研究人员操纵珊瑚内的藻类,并可能恢复因压力而丧失的相互作用。他还对受益于无肠动物的藻类如何反过来控制它们的“房东”感到好奇——例如,藻类有时如何促使通常有趋避光性的蠕虫像太阳能电池板一样展开,将体内藻类暴露在阳光下。