地球上研究最多的生物体之一具有嗅觉危险的能力,科学家们才刚刚开始了解这一点。
仅仅闻一闻危险细菌的气味就足以让蛔虫的免疫系统处于高度戒备状态。
就像人类从冰箱里闻到“异味”食物一样,线虫的嗅觉神经元,秀丽隐杆线虫,可以作为不良食物的早期预警信号。
然而,有害细菌的臭味并没有阻止蠕虫吃掉病原体,而是让蠕虫的肠道做好了最坏的准备。
在食物被吞噬之前,蠕虫的肠细胞开始破坏称为线粒体的产生能量的细胞器。
这些细胞“发电站”含有大量铁,其中大多数入侵细菌需要进行成功的感染。通过从肠道细胞中去除线粒体,线虫的身体可以阻止未来感染的发生。
加州大学伯克利分校的研究人员怀疑,先发制人的反应是为了保护线虫免受致命病原体的侵害而进化的。
线虫蠕虫需要吃细菌才能生存,但了解哪些细胞有营养且可食用,哪些细胞可能有害,对于蠕虫的生存至关重要。
如果没有专门的眼睛,线虫在吞咽食物之前判断食物是否危险的唯一方法之一就是检测有毒细菌的“气味”。
它通过细菌释放到环境中的天然副产品(称为挥发性代谢物)来实现这一点。
一种可以杀死细菌的细菌线虫,称为假单胞菌属铜绿假单胞菌,产生一种称为乙酰丙酰基。
在实验中,蛔虫的嗅觉神经系统能够检测到乙酰丙酰,当它检测到时,它会触发蠕虫细胞中的线粒体应激反应,特别是在染色的肠道细胞中检测到这种反应。
当没有检测到气味时,这些嗅觉神经元处于持续的“监视”模式;当检测到气味时,它们会变得沉默。因此,当科学家们让嗅觉神经元沉默时,无论是否存在气味,线虫的细胞仍处于先发制人的免疫反应状态。
“新颖之处在于线虫在遇到病原体之前就已经做好了应对病原体的准备,”说神经科学家朱利安·迪沙特。
“还有证据表明,除了这种线粒体反应之外,可能还发生了更多的事情,仅仅通过闻细菌气味就可能存在更多的普遍免疫反应。”
这是否也适用于嗅觉神经系统更强的其他动物,目前尚不清楚。
迪沙特认为因为嗅觉在其他动物谱系中是保守的,“嗅觉在哺乳动物中的作用完全有可能与在哺乳动物中的作用类似。线虫”。
需要进一步的研究来调查气味是否可以以类似的方式启动其他动物的肠道。
“我们真的可以闻到病原体发出的气味并帮助我们抵抗感染吗?”奇迹神经科学家安德鲁·迪林。
“我们一直试图在老鼠身上证明这一点。如果我们真的能弄清楚人类闻到病原体的气味并随后保护自己,你就可以想象未来会出现一种类似病原体保护香水的东西。”
该研究发表于科学进步。