闻到危险的气味可能会使免疫系统处于高度警觉状态

地球上研究最多的生物之一,科学家们才刚刚开始了解这种嗅觉。

仅仅一闻危险细菌的味道就足以让蛔虫的免疫系统处于高度警惕状态。

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,有害细菌的恶臭并没有阻止蠕虫吃掉病原体,反而让蠕虫的肠道为最坏的情况做好了准备。

在食物被吞噬之前,蠕虫的肠道细胞开始破坏称为线粒体的产生能量的细胞器。

这些蜂窝“发电厂”含有一堆铁,其中大多数入侵细菌的需求成功进行感染。通过从肠道细胞中去除线粒体,蠕虫的身体正在阻止未来的感染生根。

加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究人员怀疑,这种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。

秀丽隐杆线虫需要吃细菌才能生存,但知道哪些细胞是有营养和可食用的,哪些细胞可能有害,这对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是检测有毒细菌的“气味”。

它通过细菌排放到环境中的天然副产物(称为挥发性代谢物)来实现这一点。

一种致命的细菌秀丽隐杆线虫假单胞菌属铜绿假单胞菌 /产生一种名为乙酰丙酰基.

在实验中,蛔虫的嗅觉神经系统能够检测到乙酰丙酰,当它检测到乙酰丙酰时,它会在蠕虫细胞中触发线粒体应激反应,这在染色的肠道细胞中尤其明显。

的集群秀丽隐杆线虫用荧光绿色染色,标志着线粒体应激的激活。左图:没有嗅觉激活。右图:嗅觉激活。(Julian Dishart 和 Andrew Dillin/加州大学伯克利分校)

当没有检测到气味时,这些嗅觉神经元处于持续的 “瞭望 ”模式,当它们检测到气味时,它们会变得沉默。因此,当科学家们使嗅觉神经元沉默时,蠕虫的细胞仍处于先发制人的免疫反应状态,无论是否存在气味。

“新奇之处在于秀丽隐杆线虫甚至在病原体遇到病原体之前就为病原体做好准备,”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,可能还有更多的事情发生,仅仅通过闻到细菌气味,可能会有更多的普遍免疫反应。”

这是否延伸到其他嗅觉神经系统更强的动物尚不清楚。

迪沙特认为因为嗅觉在其他动物谱系中是保守的,“气味在哺乳动物中的作用完全有可能与它在哺乳动物中的作用相似秀丽隐杆线虫."

需要进一步的研究来调查气味是否可以以类似的方式激发其他动物的肠道。

“我们真的可以闻到病原体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。

“我们一直在尝试在小鼠身上展示这一点。如果我们真的能弄清楚人类闻到病原体的味道并随后保护自己,你就可以设想未来会出现一种类似于保护病原体的香水。

该研究发表在科学进展.

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