躲避蓝色毒素的线虫。
线虫既没有眼睛也没有感光分子，因此无法看到外界。不过，最新研究表明，线虫能以特殊的方式感知颜色，线虫会利用这种能力来躲避分泌蓝色毒素的危险细菌。
研究人员精确定位了两个基因，这两个基因有助于提高线虫的光谱敏感性，且在包括人类在内的许多物种中具有保守性。相关论文发表在《科学》期刊中。
该研究的实验对象是约一毫米长的秀丽隐杆线虫。尽管这些线虫身材短小、神经系统简单，但行为却十分复杂。它们具有嗅觉、味觉，能感知触摸，并对温度做出反应，甚至能在明亮的蓝光下改变进食模式。研究人员发现，相较于藏匿在土壤深处，这些线虫更喜欢地面上的堆肥堆。因此，他们猜测，感知光和颜色的能力对线虫而言是必需的。
周边环境为线虫提供了许多美味的微生物，也包括像铜绿假单胞菌这样的细菌，它们会分泌一种独特的蓝色毒素。先前的研究表明，实验室里的线虫在富含绿脓杆菌的菌苔上进食了几个小时后，便开始回避这些食物，这可能是因为细菌继续分裂并释放出更多有毒物质。论文第一作者Dipon Ghosh想知道，这些线虫是否依据颜色来判断食物毒性。
在实验过程中，Ghosh注意到，线虫处于LED白光照射的环境下时，更有可能逃离五颜六色的细菌菌苔。为进一步验证理论，他首先将蓝色毒素换成无害的蓝色染料，随后又将其换成透明无色的毒素。就本身而言，这两种替代品都不足以促使线虫躲避；只有同时满足“蓝色”和“毒素”两大条件时，线虫才会做出反应。这表明线虫同时评估了铜绿假单胞菌分泌物的毒性和颜色。同样，此类行为模式只出现在LED白光环境下。
随后，Ghosh完善了实验，使用蓝色LED灯和琥珀色LED灯为环境着色。这样，他可以在不改变传递给线虫的总能量的同时改变波长比例。令人惊讶的是，这些线虫只有在特定环境的光照下（蓝色光：琥珀色光保持特定的比例）才会躲避分泌蓝色毒素的细菌。Ghosh说：“我们最终证明了线虫并不是以灰度感知世界，而是评估亮度和暗度。它们实际上是在比较波长的比值，并利用这些信息做决定。”
Ghosh还发现，实验线虫比野生线虫对颜色的敏感度要低。在分析了线虫的基因组后，他识别出了两个特殊的基因（称为jkk-1和lec-3），正是这两个基因导致了“以色避险”的相关变异。它们都参与了细胞对破坏性紫外线应激作出反应的分子途径。
Ghosh说：“我们发现，线虫所处环境中光线的颜色会影响线虫的导航方式。除了我们已经确定的两个基因外，还有许多基因可以影响颜色敏感性，我们现在还在继续探索。”
Rockefeller大学Robin Chemers-Neustein教授和Howard Hughes医学研究所研究员Leslie Vosshall表示：“线虫能够感知颜色是‘令人震惊的’。它们在昏暗的淤泥中四处游动，鉴别有毒细菌的能力对它们的生活会很有帮助，因此线虫进化出了这种全新的观察方式。”这些发现或许可以“推广”到其他动物身上。现在，能够肯定的一点是，光敏性并不依赖于视觉或眼睛。线虫看到了光，生物学家也看到了科学探秘的希望之光。
编译：小贝
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://phys.org/news/2021-03-roundworms-wavelengths-environment-dangerous-bacteria.html
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