1963年，一位名叫悉尼·布倫納(Sydney Brenner)的南非生物學(xué)家憑借他的直覺(jué)開(kāi)始研究一種名叫秀麗線蟲(chóng)（Caenorhabditis Elegans）的生物。線蟲(chóng)被證明是的實(shí)驗(yàn)室生物。它十分簡(jiǎn)單，在土中生活，以細(xì)菌為食，但是它又足夠復(fù)雜，生物學(xué)研究人員能在它身上能發(fā)現(xiàn)不少適用于人類健康的見(jiàn)解。秀麗隱桿線蟲(chóng)是個(gè)被完成基因組測(cè)序的多細(xì)胞模式生物，除了人類以外，被送入太空的線蟲(chóng)數(shù)量也遠(yuǎn)超任何其他動(dòng)物。

2002年，布倫納與羅伯特·霍維茨(Robert Horvitz)和約翰·蘇爾斯頓(John Sulston)一起，獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，他們的研究描述了細(xì)胞是如何為了整體發(fā)育而故意自殺(凋亡)。這個(gè)過(guò)程也發(fā)生在人類細(xì)胞上——最例子就是人類的指尖皮膚細(xì)胞的凋亡，否則我們的指尖會(huì)形成蹼，粘連在一起。研究正常的細(xì)胞凋亡有助于科學(xué)家理解癌癥——這種細(xì)胞在不應(yīng)該生長(zhǎng)和分裂的時(shí)候，卻繼續(xù)生長(zhǎng)和分裂導(dǎo)致的疾病。

秀麗線蟲(chóng)在GFP激發(fā)光源照射下發(fā)出的GFP熒光

布倫納最初的預(yù)感陸續(xù)得到印證。目前對(duì)線蟲(chóng)的研究，有助于我們了解大腦是如何工作，以及人類是如何衰老的。Eugene Lee是麻省理工學(xué)院霍維茨實(shí)驗(yàn)室(Horvitz Laboratory)的研究生，他用秀麗隱桿線蟲(chóng)來(lái)描述神經(jīng)細(xì)胞如何協(xié)同工作，從而產(chǎn)生復(fù)雜的行為和意識(shí)。這期間，他夜以繼日，用顯微鏡觀察這個(gè)奇異的微觀世界，在線蟲(chóng)的世界中，它輕拂的尾部或者一片不尋常的發(fā)光細(xì)胞可能恰正是下一個(gè)關(guān)鍵突破。在細(xì)胞中表達(dá)熒光蛋白的一株秀麗隱桿線蟲(chóng)。

秀麗線蟲(chóng)在GFP激發(fā)光源照射下發(fā)出的GFP熒光

在細(xì)胞中表達(dá)熒光蛋白的秀麗線蟲(chóng)菌株。熒光小點(diǎn)表明蛋白質(zhì)集中在細(xì)胞核中。科學(xué)家已經(jīng)通過(guò)基因編輯工程改造秀麗隱桿線蟲(chóng)蟲(chóng)株來(lái)生產(chǎn)熒光蛋白。熒光模式有助于研究人員了解細(xì)胞和線蟲(chóng)對(duì)壓力環(huán)境的反應(yīng)。

大多數(shù)秀麗隱桿線蟲(chóng)是雌雄同體，同時(shí)擁有雌性和雄性器官。雄性的數(shù)量很少，沒(méi)有雌性的線蟲(chóng)。在其生命周期中，典型的雌雄同體線蟲(chóng)會(huì)產(chǎn)卵約300枚。用高速攝像機(jī)拍攝的靜止圖像。線蟲(chóng)被放置在玻璃珠子和細(xì)菌的混合物中，可以觀察進(jìn)食行為。-Eugene Lee/MIT

科學(xué)家正在研究線蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)解釋動(dòng)物行為。了解線蟲(chóng)如何以及為什么會(huì)對(duì)某些刺激做出反應(yīng)，比如在強(qiáng)光下產(chǎn)卵，這些很棘手的問(wèn)題。“我試著去把自己想象成一只線蟲(chóng)，”Eugene Lee表示，“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里一直是這樣做的。"

因?yàn)榫€蟲(chóng)很容易大量繁殖，因此可以用于藥物篩選——科學(xué)家們通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試線蟲(chóng)對(duì)數(shù)百種不同化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)。上圖說(shuō)明線蟲(chóng)暴露在百憂解下身體會(huì)變硬。

秀麗線蟲(chóng)在GFP激發(fā)光源照射下發(fā)出的GFP熒光

研究人員對(duì)線蟲(chóng)有著復(fù)雜的情感，崇敬、親密，執(zhí)著。幾十年來(lái)，科學(xué)家已經(jīng)鑒定并繪制了所有959個(gè)成年雌雄同體細(xì)胞和1031個(gè)成年雄性細(xì)胞的發(fā)育圖。布倫納稱秀麗隱桿線蟲(chóng)為“大自然饋贈(zèng)給科學(xué)的禮物”。

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