能活很久的“小透明”:秀丽隐杆线虫

作者: 科技中心  发布:2019-09-22

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C.elegans是多细胞真核生物,其有五对常染色体和一对性染色体(sex chromsome)。是一个染色体数很少的二倍体。在1998年,C. elegans成为第一个基因组完全被定序的多细胞生物,共97Mb,为人类基因组的3%。基因组上大约27%是编码序列,有19000个基因,超过900个是RNA编码基因。平均每个基因上有5个内含子,大约3000个碱基对。内含子DNA占基因组的26%。剩下的47%是基因间隔区的和不编码的。

该研究结果已经被环境科学类期刊Chemosphere(155: 115-126, 2016)接受发表。该研究受到国家重大研究计划、中科院先导专项B和国家自然科学基金的资助。

雌雄同体成虫结构示意图

全氟辛烷磺酸作为20世纪最重要的化工产品之一,被定义为“持久存在于环境、具有生物储蓄性并对人类有害的物质”。由于其具有的生物毒性和在生物体的高累积性,2009年5月,PFOS 作为新型的持久性有机污染物被列入《斯德哥尔摩公约》,PFOS 潜在的环境威胁及对人类健康的危害也越来越受到广泛的关注。 中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴李君、赵国平研究组以秀丽小杆线虫(Caenorhabditis elegans, C. elegans)为活体动物模型,以线虫生殖发育的各项指标作为非致死性生物检测终点,系统地研究 PFOS 诱发的生殖发育毒性效应,并解析了 PFOS发育毒性效应的作用途径。他们的研究显示,PFOS暴露会显著延迟性腺发育,使滞留在幼虫阶段的线虫数量增加,与此同时,PFOS暴露还导致线虫总的生殖细胞数减少、有丝分裂的细胞周期阻滞和生殖细胞凋亡。在增殖的生殖细胞中DNA损伤和活性氧产生试验发现,PFOS的处理组HUS-1::GFP和活性氧显著增加,自由基淬灭剂可以有效地恢复。这些结果表明,活性氧引起的DNA损伤在生殖细胞数减少、细胞周期阻滞、细胞凋亡为表现的生殖腺发育延迟中扮演着重要的作用。

显微镜下透明的秀丽隐杆线虫

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一种无毒无害、可以独立生存的线虫,其个体小,成体仅1.5mm长。C. elegans 呈蠕虫状、两侧对称;头部无眼睛,但有很多感觉器官;体表有一层角质层覆盖物防止脱水,无分节。 C. elegans基本解剖构造包括一个口、咽、肠、性腺,及胶原蛋白角质层。

图2. PFOS 暴露增加线虫体内自由基表达水平

细胞凋亡现象及其机理最早是在线虫中被揭示的。科学家认为,如果延长蠕虫生命的科学应用到人类身上,人类活到500岁将不只是梦想。

图1. 线虫的总生殖细胞数与PFOS浓度呈剂量依赖性减少

优势

最常见的雌雄同体成虫成熟后含有959个体细胞和2000个生殖细胞。959个体细胞中,81个肌肉细胞控制线虫的运动,神经细胞数量超过300个。它是唯一一个身体中的所有细胞能被逐个盘点并各归其类的生物。利用多种荧光技术,在显微镜下,它通身透明,纤细的身躯优雅的摆动,每一块肌肉的收缩与松弛的一览无余。

生活在土壤中,尤其是腐烂的植物里,以细菌为食,被称为“自由线虫”。有两种性别,雌雄同体和雄性。绝大多数个体为雌雄同体,雄性在群体中数量极少,仅占0.05%。既可自体受精,又可双性生殖。雄性线虫尾部钝圆形,雌雄同体成虫尾部尖锥形。

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