资讯
首页  >  专题  >  环球科学  >  环球科学<前沿资讯>

新研究发现模式动物线虫能感知声音

图片来源:ZEISS Microscopy, CC BY 2.0
美国密歇根大学生命科学研究所(University of Michigan Life Sciences Institute, UMich LSI)的新研究发现,尽管没有类似耳朵的器官,一种广泛应用于生物学研究的线虫仍能感知声音,并对其做出反应。
这项研究9月22日发表在《神经元》(Neuron),为探索听觉背后的遗传机制提供了新的生物学工具。
在许献忠(Shawn Xu)密歇根大学生命科学研究所的实验室中,研究人员已经利用秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)开展了超过15年的感觉生物学研究。当实验室开启这项工作时,他们认为这些数毫米长的蠕虫只有三种主要感觉:触觉、嗅觉和味觉。
此前,许的实验室已经证实,尽管没有眼睛,但线虫具有感知光线的能力,以及在运动过程中感知自身躯体姿势的能力,后者也称为本体感觉(the sense of proprioception)。
“它们仅仅缺少一种主要感觉——听觉,”论文通讯作者许献忠说,“但与在动物门(animal phyla)中普遍存在的其他感觉不同,听觉仅在脊椎动物和一些节肢动物中被发现。因此,人们认为大多数无脊椎动物没有听觉。”
然而,科学家们发现,线虫能对空气中100赫兹至5000赫兹的声音做出反应,这一范围甚至比一些脊椎动物都要广。当一个在此频段内的声音出现时,线虫能迅速远离声源,证明它们不仅能够听见声音,还能感知其来源。

图片来源:wikipedia
为了确认线虫是对空气中的声波而非物体表面的震动作出反应,研究人员开展了数个实验。许献忠认为它们并非通过触觉感知震动,而是利用整个身体作为耳蜗,后者是脊椎动物的听觉感受器,是内耳中一个充满液体的螺旋形空间。
线虫有两种听觉感受器神经元,与皮肤紧密相连。当声音传到线虫的皮肤并使之振动,引起它们体内的液体产生类似耳蜗中液体的振荡。这些振荡激活与线虫皮肤相连的听觉神经元,振动就会转化为神经冲动。
并且,因为这两种神经元分布在线虫身体的不同部位,它们能根据被激活的神经元来辨别声源。这种感觉可能帮助线虫发现并躲避其天敌,因为一些天敌在捕猎时会发出声波。
这项研究提出了一种可能:和秀丽隐杆线虫一样,其他没有耳朵、身体柔软的动物,比如扁虫(flatworms)、蚯蚓(earthworms)和软体动物(mollusks),或许也能感知声音。
“研究表明,我们不能仅仅因为生物体没有耳朵,就推测它没有听觉,”许献忠说。他还是密歇根大学医学院(U-M Medical School)的分子与综合生理学教授。
尽管线虫的听觉系统与脊椎动物的听觉系统确有相似之处,这项新研究揭示了脊椎动物与节肢动物的感音系统的重要差异。

图片来源:wikipedia
“这些差异可以追溯至分子层面。基于这一点,我们认为听觉系统可能在不同的动物门中经历了数次独立的演化,”许献忠说,“我们知道脊椎动物和节肢动物的听觉系统大不相同。”
“现在,利用秀丽隐杆线虫,我们已经发现了这种感觉功能的另一种通路,它提示了听觉的趋同进化(convergent evolution)。这与查尔斯·达尔文提出的视觉演化形成了鲜明对比,视觉演化发生得很早,可能仅在一位共同祖先中发生了一次。”
现在秀丽隐杆线虫拥有全部主要感觉已被证实,许献忠和同事们计划进一步探索这些感觉背后的基因机制和神经生物学。
“这为将听觉和机械感受作为一个整体的研究方向打开了一片新天地,”他说,“在听觉也被加入进来之后,我们获得了研究感觉生物学的绝佳模型系统——具有全部主要感觉的秀丽隐杆线虫。”
翻译:魏子豫
审校:魏潇
引进来源:美国密歇根大学
本文来自:中国数字科技馆
本文是中国数字科技馆(www.cdstm.cn)原创内容,转载请注明出处和作者,否则我们将依法追究侵权责任。
[责任编辑:环球科学]
分享到:
文章排行榜
©2011-2025 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号-1 京公网安备11010502039775号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台
./t20211021_1057884_taonews.html