烷基百科|为了哺乳，这些母亲不惜吃掉肠道，奔向死亡

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烷基八氮

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有一种哺乳，叫做自杀式哺乳。

有种动物在生下小孩之后，竟会开始融化自己的重要器官，并加速奔向死亡。

那是一种蠕虫，名叫秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）。先前，科学家们观察到它们这种无异于自杀的行为，只以为是患上了与衰老有关的疾病，不觉得有什么特别的意义。

不过现在，来自伦敦大学学院的研究团队发现，线虫做出这样的牺牲，是为了给幼崽输送有营养的“母乳”，帮助它们存活下去。最近，科学家们把这项研究发表在《自然·通讯》杂志上。
那不是没用的分泌物

与其他许多动物相比，秀丽隐杆线虫的“母亲”十分特殊。

它们虽然产下了幼崽，却不是通常意义上的雌性。严格说来，秀丽隐杆线虫这个物种中根本没有雌性，除了极少数是雄性之外，都是雌雄同体，兼有雌性和雄性的生殖器官。

特殊的“母亲”就是指这些雌雄同体的线虫。你或许已经想到，它们是自己给自己授精然后产子的。由于每只线虫体内储存的精子数量有限，用完时生殖活动也就结束了，剩下100多个未受精的卵母细胞。

更奇怪的是，线虫母亲停止生育之后，便开始从阴门（也就是生殖孔）处分泌出卵黄。开头提到的“母乳”指的就是它。

卵黄从线虫母亲的阴门排出

科学家之所以能观察到卵黄排出，是因为他们事先用绿色荧光蛋白标记了卵黄原蛋白（vitellogenin，构成卵黄的蛋白），以追踪卵黄的去向。哪里有绿色荧光，哪里就有卵黄。研究团队看到，绿色荧光出现在幼虫的肠腔里，这就表示幼虫真的摄取了来自母体的“卵黄奶”（yolk milk）。

通过检测荧光出现的位置，科学家还发现：线虫排出的卵黄有一部分是游离的，另一部分则是藏在未受精的卵母细胞里。研究团队推测，这些卵母细胞也参与了母乳的运输，可能充当了母亲给婴儿喂奶的奶瓶。实验也证明，不论是游离的卵黄还是卵母细胞携带的卵黄，都会被幼虫消耗。

那么，线虫宝宝吃了卵黄奶又会怎样呢？

科学家决定测试一番：实验组把刚产完卵的母亲立刻移出培养皿（无法向幼虫提供母乳），而对照组则让产卵后的线虫母亲继续留在培养皿上。48小时后发现，用卵黄喂养的幼虫明显生得更长。而当团队把培养皿里刚产完卵的线虫母亲，换成无法正常生产卵黄奶的替身母亲时，幼虫也不如母亲正常哺乳时生得长。

左边实验为移走线虫母体，右边实验为将线虫母体换为无法正常哺乳的“替身”；灰色为母体正常向幼虫哺乳的对照组，蓝色为实验组，生长较缓；纵轴为幼虫身长，单位微米

这就是说，卵黄奶的确能够帮助线虫的幼虫茁壮生长。甚至当幼虫“断奶”改为食用大肠杆菌之后，曾经吃过母乳的那些个体，依然比其他同类长得更快。

看到这里，你可能想问：生得快生得长，有什么用呢？

科学家说，当秀丽隐杆线虫刚刚来到一片新领地，它们会开始快速地繁殖。这也意味着，线虫种群将迅速消耗新领地的食物，随后可能出现资源不足的情况。此时，得到母乳喂养的幼虫，相当于赢在了起跑线，可能比其他同伴更有机会活下去。
母亲把器官变成了乳汁

只是，幼虫尽情享用乳汁的时候，可能不会想到，它们的母亲是在用生命哺乳。

或许你还记得，秀丽隐杆线虫的母乳是卵黄。但要排出这种营养丰富的乳汁，母亲就必须通过自噬作用消化掉自己的肠道，用构成肠道的那些物质来合成卵黄。也就是说，线虫母亲是把自己的重要器官转化为卵黄，才为幼虫的生长提供了充足的营养。

这样的哺乳行为，会对母体造成严重的伤害。肠道萎缩自不必说，卵黄分泌导致脂蛋白在细胞外堆积，危害也同样不可小视。这些都是与衰老相关的病症，也可以叫“老年病”。

包含以上两种疾病，科学家一共在线虫母亲身上观察到了5种“老年病”。他们惊讶地发现，这些疾病不是在线虫的生命快到尽头时才开始出现的，而是早就出现了：

一只雌雄同体的秀丽隐杆线虫，寿命通常在20天左右。在第3~4天，科学家已经能在线虫身上观察到这5种疾病，而这个时间与它们耗尽体内精子、停止生殖的时间基本吻合。

5种疾病在第10~12天达到最严重的程度，由上至下：咽部腐烂、性腺萎缩、子宫肿瘤、假体腔脂蛋白积聚、肠道萎缩

由此科学家推测，线虫吃掉自己的肠道这件事，或许不止是机体老化过程中患上的“老年病”，更有可能加速线虫的衰老，缩短它们的寿命。
如何才能延长寿命

想到这里，科学家便把目光转向了线虫体内操控这个自噬过程的机制：胰岛素/胰岛素样生长因子信号（IIS）通路。他们的思路是，一旦破坏了这个通路的运转，就可能延长线虫的生命。

此前已有其他研究团队，通过基因编辑来抑制IIS通路，最高把秀丽隐杆线虫的寿命延长到了原来的10倍。也就是说，通常只能活3-4周的线虫，在基因改造后拥有了数月的寿命。

结合此次新的研究成果，科学家认为线虫寿命得以延长，很有可能是因为抑制了卵黄奶的合成，也就抑制了肠道的萎缩和脂蛋白的堆积，这些变化让线虫能够健康地生活。反过来说，线虫吃掉自己的肠道，很可能是导致寿命缩短的行为。

那么，大自然为什么会替秀丽隐杆线虫选择这样一种“折寿”的行为？科学家提出了一种可能性：自杀式哺乳虽然不能增加自身的适应性，但有助于增加整个线虫种群的适应性，所以才在自然选择的长河里保存了下来。

至于学界为何如此关心秀丽隐杆线虫的寿命，并利用它们来研究衰老相关的问题，还在于这种动物既有简单的生理结构，又与人类有许多相似之处。

比如，IIS通路不只是线虫才有，也存在于人类和许多其他动物体内，且和衰老相关。长久以来，科学家一直希望能从线虫身上找到帮助人类延长寿命的方式。

从这个角度上说，一旦确定了抑制IIS能帮助线虫延长寿命，只是因为阻碍了线虫特殊的自杀式哺乳行为，那这种控制衰老的思路也许很难推广到人类身上。

但这次发表研究成果的团队也没有放弃，他们相信线虫身上还有许多和衰老相关的机制，等待人们去挖掘，并最终为人类带来福音。

TOP Posted:2021-11-04 10:14 樓主引用 | 發表評論

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