精神控制寄生虫缺少其他动物中发现的基因

在一个充满奇异动物的世界里，毛虫是最奇怪的一种：它们是一种寄生蠕虫，它们通过有时所谓的“精神控制”来操纵宿主的行为。《当代生物学》杂志上的一项新研究揭示了不同毛虫物种共有的另一个奇怪特征：它们缺失了研究人员预计它们拥有的大约 30% 的基因。更重要的是，缺失的基因负责纤毛的发育，纤毛是一种毛发状结构，存在于所有其他已知动物的至少一些细胞中。

毛虫遍布世界各地，它们看起来像细细的意大利面条，只有几英寸长。它们简单的身体暗示了它们的寄生生活方式——它们没有排泄、呼吸或循环系统，它们几乎一生都在其他动物的体内度过。芝加哥大学的博士后研究员陶阿纳·库尼亚 (Tauana Cunha) 表示：“最酷的事情之一，也许也是它们最著名的事情，就是它们可以影响宿主的行为，让它们做一些原本不会做的事情。”菲尔德博物馆和该研究的主要作者与哈佛大学和哥本哈根大学合作完成。

淡水毛虫有数百种。它们的卵在水中孵化，毛虫幼虫被蜉蝣幼虫等小型水生捕食者吃掉，而蜉蝣幼虫又被蟋蟀等体型较大的陆生捕食者吃掉。在新宿主体内长大后，毛虫会操纵宿主的行为，导致它们跳入水中。在那里，蠕虫从宿主的屁股里游出，寻找配偶，将自己绑在一起，重新开始循环。(还有五种毛虫生活在海洋环境中，寄生于龙虾等水生生物，但尚不清楚这些毛虫是否也具有宿主操纵能力——这些毛虫没有压力返回水中，因为房东已经住在那里了。)

尽管毛虫的行为很奇怪，但库尼亚对这些动物的研究兴趣更多地与它们的 DNA 有关。“我们开始对它们的基因组进行测序，因为以前从未在这种水平上对它们进行过测序，”她在谈到与她的合著者 Bruno de Medeiros、Arianna Lord、Martin Sørensen 和 Gonzalo Giribet 进行的这项研究时说道。“我们的目标是产生这些基因组，并最终利用它们来了解毛虫和其他动物之间的进化关系。”

她和她的同事从两种毛虫(一种是淡水毛虫，一种是咸水毛虫)中采集了 DNA 样本，并对它们进行了测序。但当他们将毛虫的遗传密码与其他动物的遗传密码进行比较时，他们发现了一些惊人的东西。

“我们非常惊讶地发现，这两种毛虫基因组都缺失了大约 30% 的一组基因，而这些基因预计基本上存在于所有动物群体中，”Cunha 说。

这样的结果常常让科学家怀疑他们是否犯了错误。但这两种蠕虫物种中缺失的基因之间存在联系。“这两个物种之间的绝大多数缺失基因完全相同。这纯粹是令人难以置信的偶然，”库尼亚说。

通过观察这些缺失基因在其他动物群体中发挥的功能，Cunha 及其同事表明，它们给出了产生纤毛的指令。“纤毛是细胞器，是细胞水平上的小型结构，基本上存在于所有动物中，甚至更广泛地存在于原生生物以及一些植物和真菌中。因此，它们存在于地球上多种多样的生命中，”库尼亚说。它们存在于人体的许多细胞中：例如，精子细胞的尾部是纤毛，我们眼睛视网膜的细胞也有纤毛。

此前，科学家发现毛虫似乎缺少它们通常存在的纤毛。例如，毛虫精子没有尾巴。但是，虽然没有人见过毛虫的纤毛细胞，但这并不能被认为是他们没有纤毛细胞的明确证据。用负面证据来证明某事是很困难的。“如果没有基因组，这将需要研究所有物种所有生命阶段的所有细胞，”菲尔德博物馆授粉昆虫馆长、该论文的合著者 Bruno de Medeiros 说。

“根据之前的观察，毛虫似乎没有纤毛，但我们并不能确定，”库尼亚说。“现在通过基因组，我们发现它们实际上缺乏在其他动物中产生纤毛的基因——它们首先不具备产生纤毛的机制。”

更重要的是，淡水和海洋毛虫物种都失去了纤毛基因，这一事实表明这种进化变化发生在遥远的过去，发生在这两个物种的共同祖先身上。库尼亚说：“这种损失很可能发生在该群体发展的早期，而他们就一直这样继续下去。”

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