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找到蠕虫社会性神经元 或可解开群居之谜

 渺尘 2011-02-22

找到蠕虫社会性神经元 或可解开群居之谜

时间:2009-04-25 16:31 来源:未知 作者:环球科学编译 coppero
美国洛克菲勒大学的最新研究分析了一种模式蠕虫的社会习性,找到了一种名为RMG的神经元,它“决定”了这些蠕虫是合群还是独处。
  

   

    蚂蚁、鱼类、火烈鸟、驯鹿都成群活动地球上居住着社会性生物,这是自然天成的。即使是低等的蠕虫,也得益于群体生活。美国洛克菲勒大学的最新研究分析了一种模式蠕虫的社会习性,找到了一种名为RMG的神经元,它“决定”了这些蠕虫是合群还是独处。

   这项成果最近发表在《自然》杂志上。洛克菲勒大学神经回路和行为实验室主任Cori Bargmann主持着这项研究,他说:“因为蠕虫决定与同类共处的相关信息都汇聚在RMG里,并且在此作出决定,所以我们认为,这些RMG神经元构成了世界上最简单的社会性大脑

    秀丽线虫紧密的神经系统仅有302个神经元细胞,其中的一对神经元组成了这个世界上最简单的社会性大脑。事实证明,即使是这么简单的大脑,也是相当复杂的。一大堆遗传和环境因素都会影响线虫的决策过程。RMG神经元是一个网状感觉神经元中央集成中心,蠕虫通过它分析周围环境,例如是否找得到食物,空气中氧气含量的多少,也能分析其它已知影响群居行为的因素。只有当条件合适时,蠕虫才会群居。Evan Macosko在Bargamnn实验室攻读M.D.-PhD, 他发现导致群居与其它蠕虫的信息素有关。 RMG和一种信息素探测神经元ASK在产生社会行为的“轴辐式”神经回路中扮演重要角色。

    目前知道,多种生物因信息素而倾向于群居生活,从蚂蚁、飞蛾等昆虫,到草原野鼠等哺乳动物,甚至人类,无一例外。社会性动物秀丽线虫通体透明,只有一毫米长,在这种动物中,也有着相同的现象。线虫中雌雄同体较为常见,雄性却很少,ASK神经元就参与了雌雄体对雄性性吸引过程,而Bargmann发现ASK可以感知信息素,ASK神经元在独处的雌雄同体蠕虫里相对活性较低,因为它们故意忽略或避免接触信息素。但是,在社会性蠕虫中,RMG放大了对信息素敏感的ASK神经元信号,导致蠕虫相互接触,最终提高了它们的社会性。

    Bargamann说,辐轴式神经回路在秀丽线虫体内很罕见,但在绘制其中枢系统回路图时却不可或缺,需要专门考虑。这种回路中的神经元主要通过由细胞间隙连接的电突触传达信息,而不是通过更常见的化学突触。他认为,轴辐式回路是信息集成的部位,协调蠕虫及其它生物的不同特异性行为。

    RMG神经元是蠕虫社会性大脑的中心,也是社会行为遗传差异的关键。蠕虫大脑中的一种受体基因的活性决定,雌雄同体的蠕虫是否会更社会化、在照片中显示聚集状态,还是更喜欢独居。NPR-1受体基因调节了RMG神经元的活性水平,于是在调整社会行为时,基因和环境协调一致,发挥相同的作用。

    Bargmann也是霍华德•休斯医学研究所的研究员,他表示:“只有在特定的环境中,具有特定的基因型,蠕虫才能决定进行群居。事实上,群居只是一种调节性行为,具有选择性,而非强制性。行为就是由基因、经验和现状在选择中作出决定的过程。”

    参考文献:辐轴式神经回路导致秀丽线虫的信息素吸引和社会行为,《自然》,2009年 (环球科学编译 copperoxygen)

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