《自然·方法學》：觀察線蟲神經活動的新裝置

在8月的《自然·方法學》雜志上，來自美國的研究人員報道說，他們發明出兩種可以幫助他們研究活體線蟲中神經細胞活動與行為之間的關系的新裝置。 

線蟲是一種精微細小的微生物，它的神經系統非常簡單，只有302個神經細胞。然而，如果不是使用非侵入性方法或以不符合生理規律的方法將它們固定，則很難監察它們的神經細胞的活動。Nikos Chronis和同事發明了兩種設備，能夠以不侵入的方式觀察活體線蟲的神經活動。

這套設備的關鍵之處是將線蟲捕獲在一個僅比其身體略大的微小通道中，線蟲在其中可以適當地自由活動，但所受到的限制又足以讓研究人員監察其神經細胞活動。他們以一種非常特別的受控方式來刺激線蟲，比如在其鼻尖上放上某種食物，這樣就能記錄在受刺激情況下神經細胞的活動。

利用這種設備，研究人員發現了與行動和感覺相關的特定神經細胞。在這種設備的基礎上，研究人員還可以發展出更為精制的設備，在更嚴格的受控條件下監察生理情況更為復雜的微小生命體。神經細胞是生物體內的一類很特殊的細胞類型，而神經系統則是身體內最神秘的一個系統，這些新的觀察設備的發明將促進人們更快更深入地了解他們的行為特質。

線蟲之所以能在經典模式生物的名單中占有一個重要位置和它的形態特點有密切關系。前面已經提到，線蟲通身透明，觀察十分容易。更為重要的一點是，它是唯一一個身體中的所有細胞能被逐個盤點并各歸其類的生物。它的幼蟲含有556個體細胞和2個原始生殖細胞，成蟲則根據性別不同具有不同的細胞數。最常見的雌雄同體成蟲成熟后含有959個體細胞和2000個生殖細胞，而較少見的雄性成蟲則只有1031個體細胞和1000個生殖細胞。

此外，線蟲的生命周期很短，它從生到死的全過程只有3天半，這就使得不間斷的觀察并追蹤每個細胞的演變成為可能。通過20年的努力，到90年代中期，人們已經建立了完整的線蟲從受精卵到所有成體細胞的譜系圖。這意味著，它機體里每一個細胞的來龍去脈都處于我們的視野中，清晰并且無所遺漏。

值得一提的是，近年來，人們對細胞凋亡研究的關注度越來越高，而1972年由西德尼·布雷納（Sydney Brenner）開創的以線蟲為材料的研究道路為揭示凋亡的分子機制提供了一個絕佳視角。而約翰·薩爾斯頓（John Sulston）一手建立的線蟲細胞譜系為嗣后羅伯特·霍維茨（Robert Horvitz）等人進行的凋亡基因研究提供了堅實基礎。到1986年，有關線蟲發育中凋亡的基因調控機制已經得到基本闡明。以線蟲為起點，包括bcl、p53等在內的與人類細胞凋亡調控和癌癥發生有密切關系的基因也陸續被發現。而發育生物學和醫學中諸多領域的觀念結構也隨著凋亡及其相關機制研究的進展發生了根本改變。