線蟲能夠將某些應對環境的行為遺傳給子代？

　　高等動物能夠以“言傳身教”等各種方式總結并告誡下一代避開不適宜的食物。那么低等動物呢？親代獲得的經驗教訓能不能傳遞給子代？根據本周美國細胞生物學學會會議上提交的報告，假單胞菌中的一種小RNA會引發秀麗隱桿線蟲的趨避反應，這種反應還可以傳遞給下一代至第四代。

　　今年六月，普林斯頓大學分子遺傳學家Coleen Murphy和同事發表了他們的研究記錄，結果表明：線蟲在攝取某種病原體后，可以將其信息傳遞給后代以避免下一代犯同樣的錯誤。但是只有一些病原細菌——例如假單胞菌能觸發這種跨代趨避反應。Murphy想知道為什么。(請參閱“小RNA解釋線蟲如何將行為表觀遺傳給后代”)

　　基于前面的研究結果，她的小組開始將致病性假單胞菌細菌各種組分分離，讓C.elegans線蟲分別置于各種細菌組分之中——細菌DNA，細菌代謝產物，細菌RNA等等，希望了解到底哪一種細菌組分能夠觸發線蟲跨代的趨避反應？

　　令研究人員驚訝的是，接觸細菌代謝物并沒有引發線蟲的趨避反應，細菌DNA也沒有。然而，細菌中的小RNA可以。當研究人員在線蟲的日常口糧——大腸桿菌中加入假單胞菌小RNA后，線蟲后來就學會避免食用假單胞菌——即使它們之前從未遇到過真正的假單胞菌。

　　由于在25°C下培養的假單胞菌具有致病性并且會觸發“吃錯假單胞菌的”秀麗隱桿線蟲的趨避反應，而在15°C條件下培養的假單胞菌則不會引發線蟲的趨避反應，研究人員分析了這兩種不同溫度下培養的假單胞菌細菌之間小RNA表達的差異。他們鑒定出在培養溫度較高時表達上調的六個細菌小RNA，然后又進一步在大腸桿菌中表達這些小RNA，最終將搜索范圍縮小到了一個特定的小RNA——觸發了線蟲的趨避反應——即使這些線蟲實際上并未生病。 “這就像是錯誤的記憶，”Murphy在12月9日在華盛頓特區舉行的美國細胞生物學學會年會上介紹了這一發現，并于今年早些時候在bioRxiv發表了預印本。

　　沙雷氏菌屬Serratia marcesans是一種不會觸發跨代趨避反應的病原體，從Serratia marcesans中分離出的小RNA就沒有這種作用。

　　進一步研究這種現象，研究人員發現線蟲最初躲避假單胞菌的分子途徑、與將信息傳遞給后代的分子途徑似乎是同一個途徑。在6月發表的研究中，研究小組發現，暴露于致病性假單胞菌后，秀麗隱桿線蟲中許多piRNAs（ Piwi-interacting RNAs）的表達有所不同。如果在敲除種系的一個編碼piRNAs調節子的prg-1基因，則能夠阻斷這種跨代繼承的反應。而在最新的研究結果中，研究人員發現在種系中敲除prg-1也會阻斷母體線蟲的趨避反應。Murphy說：“跨代遺傳所需要的每個元件，也是線蟲母體趨避行為所必需的。”

　　研究小組用野生型秀麗隱桿線蟲和野生型細菌證實了該結果，表明這并非僅是實驗室環境的產物。盡管假單胞菌小RNA觸發的線蟲趨避行為的確切機制仍不太明確——更不用說將該行為傳遞給下一代了的機制了，但Murphy團隊已經確認其不涉及已知參與處理microRNA或病毒RNA途徑的組分。她說：“這是全新的東西。它提出了一系列全新的問題。”

　　在此之前已經有多個研究報告表明，線蟲能夠將母體獲得的某些習性通過小RNA傳遞給子代以幫助其更好的生存。