寄生蟲可能會“盜用”宿主基因控制宿主思維

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成年馬毛蟲的外觀如同面條一樣，看起來像擺動的馬毛。它們在水中生活和繁殖，其后代只能在其他動物體內發育，通常是陸生昆蟲，如螳螂。一旦它們在宿主中完成生長，馬毛蟲必須說服宿主淹死自己，以完成它們的生命周期。但這些寄生蟲如何設法致命地操縱其宿主一直困擾著科學家。

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圖片來源：TAKUYA SATO

近日，日本理研生物系統動力學研究中心的一項研究表明，馬毛蟲擁有數百個基因，這些基因可能是通過水平基因轉移的現象直接從宿主那里獲得，進而能夠操縱宿主。相關研究結果發表于《當代生物學》。

“結果非常驚人。”未參與該研究的巴黎薩克雷大學進化生物學家克Clément Gilbert指出，如果事實證明如此多的螳螂基因轉移到了寄生蟲身，那么這是迄今為止報道的兩種動物之間水平轉移基因數量最多的一次。

研究通訊作者之一、理研生物系統動力學研究中心進化生物學家Tappei Mishina一直對寄生蟲控制宿主的現象很感興趣。他與京都大學生態研究中心生態學家Takuya Sato等人合作，研究它們寄生的遺傳基礎。

他們的研究重點是Chordodes馬毛蟲，可以感染螳螂，它必須在宿主昆蟲體內才能發育為成蟲，并且可以在昆蟲腹部長到近1米長。

研究人員認為，馬毛蟲在某種程度上控制了螳螂的大腦，于是對宿主溺水之前、期間和之后不同時期的馬毛蟲、螳螂的大腦mRNA進行了測序。mRNA是當基因活躍時攜帶蛋白質制造指令的分子。

最后，他們發現超過3100個寄生蟲基因在操縱宿主時表達增加。令人驚訝的是，這些馬毛蟲的基因中有1400多個與其宿主螳螂的基因非常匹配。這表明這組基因通過水平基因轉移以某種方式，從宿主的基因組轉移到了寄生蟲的基因組中。

未參與該研究的、研究宿主-寄生蟲相互作用的英屬哥倫比亞大學Jeff Doherty認為，該研究結果很有希望，但研究人員還沒有排除另一種可能——螳螂從馬毛蟲那里得到了這些基因。

研究人員承認，也有可能是螳螂的組織污染了馬毛蟲樣本。然而，Mishina指出，他們在單獨于水中待了3天的成蟲體內也發現了類似螳螂體內的mRNA，這比mRNA污染存在的時間要長。此外，研究人員還指出，在污染情況下，許多mRNA序列之間的差異是沒有意義的。

Doherty指出，即使這些馬毛蟲確實竊取了螳螂的基因，也不清楚它們如何控制螳螂的行為。有可能是馬毛蟲的蛋白質模仿了宿主的蛋白質，讓這些馬毛蟲占領了螳螂的身體，激活了它們需要的行為程序。“蛋白質模仿可能只是這個謎題的一部分，我們仍處于漫長曲折道路的起點。”他說。

Mishina團隊正致力于對馬毛蟲和螳螂的整個基因組進行測序。Gilbert認為，這將有助于消除對RNA污染的擔憂，并為基因水平轉移的方向和時間問題提供答案。