沒有語言或圖像,簡單生命形式線蟲可交換 RNA 來共享記憶

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 08 日 13:52 | 分類 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


無論快樂悲傷或危險,人類可以透過語言及圖像將這些記憶轉達出去,但像蠕蟲、線蟲這種簡單生命形式是如何傳播記憶的呢?一篇新研究發現,秀麗隱桿線蟲(C. elegans)這物種可以透過交換 RNA 來共享記憶給周圍同伴,也可以傳承給後代。

秀麗隱桿線蟲是常見於自然環境(溫帶地區)和實驗室中(分子生物學、發育生物學研究領域常用的模式生物之一)的物種,具有固定且已知的細胞數量及發育過程,也是第一種完成全基因組測序的多細胞真核生物。

這種動物平常以微生物為食,如大腸桿菌(Escherichia coli)等,但也不是所有細菌都能順利消化,比如綠膿桿菌(學名:Pseudomonas aeruginosa,又稱銅綠假單胞菌),後者分泌的綠膿菌素(pyocyanin)是有毒代謝物,在氧化應激下能使秀麗隱桿線蟲生病死亡,秀麗隱桿線蟲必須以艱難的方式度過這項難關。

幾年前,普林斯頓大學團隊發現秀麗隱桿線蟲有一條避免誤食綠膿桿菌的捷徑:以前吃過綠膿桿菌且活下來的蠕蟲,會將迴避行為遺傳給後代並持續四代(雖然秀麗隱桿線蟲的壽命僅 2~3 週),仔細分析後,研究人員發現吃掉細菌的線蟲會從中攝取一種稱為 P11 的 RNA,可在生殖細胞中觸發警鈴訊號通知這是個威脅,而後代線蟲能把同樣訊號傳輸到特定神經元以指導迴避行為。

▲ 秀麗隱桿線蟲可透過交換 RNA 分享記憶。(Source:普林斯頓大學

不過遺傳保護後代是一回事,線蟲有辦法分享經驗來警告周遭同伴注意危險嗎?根據普林斯頓大學團隊新研究,科學家發現受過訓練的線蟲確實能將相同記憶傳達給其他成年線蟲,並在團體中宣傳如何迴避;更有趣的是,那些被指導避開綠膿桿菌的線蟲,也將這些經驗傳給牠們的後代,表明同樣機制在發揮作用。

傳遞警告訊號的組成為 Cer1 反轉錄轉座子(Retrotransposon),秀麗隱桿線蟲似乎在某個階段從環境中吸收了這種元素,並在組織甚至個體之間攜帶記憶;若在基因組中移除 Cer1,則秀麗隱桿線蟲就不會透過攝取 P11 來避開綠膿桿菌。

雖然這些簡單形式的生命無法像人類一樣靠聲音、影像等各種管道分享經驗,但更像觸碰一下就能看見別人的記憶,聽起來也很酷。新論文發表在《細胞》(Cell)期刊。

(首圖來源:Flickr/Arne Hendriks CC BY 2.0)