Science：线虫的“杀妻”机制

　　

生物通报道：普利斯顿大学的研究人员发现，雄性线虫的精子和精液，会使雌性线虫在生产后皱缩和死亡，文章于十二月十九日发表在Science杂志上。研究人员认为，这种致死效应是为了减少其他雄性获得配偶的机会，增加雄性线虫的遗传优势。

研究显示，雄性线虫的精子和精液分别触发两条通路，导致雌性线虫脱水，过早衰老和死亡。“雌性寿命的减少在三分之一到一半之间，”文章的资深作者，副教授Coleen Murphy说。

这种现象符合自然界常见的雄性竞争，Murphy说。“雄性要将自己的基因组传递下去，而这有时以雌性的生命为代价。”

此前也有研究描述过线虫的“杀妻”现象，不过，这项新研究首次阐明了线虫的机体皱缩，明确了这种现象背后的生物学通路。

研究显示雄性线虫利用了，在营养匮乏时延缓衰老的通路。“雄性逆转了这些通路，加速雌性线虫的衰老和死亡，”Murphy说。

这项研究是在秀丽隐杆线虫（C. elegans）中进行的，这是一种广泛使用的模式生物。正常情况下，雌性C. elegans并不需要雄性，因为它们是雌雄同体的。雌雄同体的线虫既含有精子也含有卵细胞，不需要接触雄性就能够繁殖。

然而，雄性线虫需要雌性，才能把基因传给后代。受精后的雌性线虫，会生出数以百计的后代，这些新生线虫并不需要母亲的照顾。在这种情况下，杀死雌性可以使其无法再与其他雄性交配，使雄性线虫获得遗传优势。

文章的第一作者史成（音译Cheng Shi）发现，精液影响的生物学通路，原本可帮助线虫在困难时期保存能量。细胞核中的转录因子DAF-16，是线虫应对热/营养匮乏所必需的蛋白。而精液能使该蛋白离开细胞核，导致雌雄线虫的应激系统无法活化，结果是线虫的脂肪流失且寿命缩短。

研究人员指出，精子通过另一个通路缩短雌性寿命。雄性线虫的精子可关闭雌性的DAF-9因子，这种因子负责激活细胞核中，一个涉及DAF-12的激素应激通路，导致雌性线虫失水、皱缩和寿命缩短。

研究显示，上述致死作用也发生在非雌雄同体的线虫中，说明这是一种重要的保守机制。“雄性线虫能够利用两条独立的长寿通路杀死雌性，”Murphy说。

 

生物通推荐原文摘要：

Mating Induces Shrinking and Death in Caenorhabditis Mothers

Interactions between the germline and the soma help optimize reproductive success. We discovered a new phenomenon linking reproductive status to longevity: in both hermaphroditic and gonochoristic Caenorhabditis, mating leads to female shrinking and death, compressing post-reproductive lifespan. Male sperm induces germline- and DAF-9/DAF-12-dependent shrinking, osmotic stress susceptibility, and subsequent lifespan decrease, while seminal fluid induces DAF-16-dependent lifespan decrease and fat loss. Our study provides new insight into the communication between males and the female germline and soma to regulate reproduction and longevity, revealing a high-reproduction/low lifespan state induced by mating. Post-mating somatic collapse may be an example of the sexually antagonistic influence that males in many species exert on female behavior to maximize their own reproductive success.