秀丽隐杆线虫是什么动物
秀丽隐杆线虫属于什么动物?
秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,C. elegans)是一种无毒无害、可以独立生存的线虫 。其个体小,成体仅1.5mm长,为雌雄同体(hermaphrodites),雄性个体仅占群体的0.2%,可自体受精或双性生殖;在20℃下平均生活史为3.5天,平均繁殖力为300-350个;但若与雄虫交配,可产生多达1400个以上的后代。自1965年起,科学家Sydney Brenner利用线虫作为分子生物学和发育生物学研究领域的模式生物。秀丽隐杆线虫,属于线虫动物门,线虫动物门是动物界中最大的门之一,为假体腔动物,有超过28,000个已被记录的物种,尚有大量种尚未命名。绝大多数体小呈圆柱形,又称圆虫。
为什么秀丽隐杆线虫能活四十多天
秀丽隐杆线虫既然可以自体受精,那雌雄体存在的意义是什么?
秀丽隐杆线虫是一种食细菌的线性动物,其体长度1mm,通身透明,为雌雄同体,以细菌为食,居住在土壤中,属于自由生活线虫类,对人类没有什么危害。[2]它生活在温度恒定的环境,是唯一一个身体中的所有细胞,能被逐个盘点并各归其类的生物。
C. elegans呈蠕虫状(vermiform)、两侧对称(bilateral symmetry),体表有一层角质层(cuticle)覆盖物,无分节(gmentation),有四条主要的表皮索状组织(epidermal cord)及一个充满体液的假体腔(pudocoelom),以微生物(microorganism)为秀丽隐杆线虫.
食,如埃希氏大肠杆菌(Escherichia coli)。C. elegans基本解剖构造包括一个口、咽、肠、性腺,及胶原蛋白角质层(collagenous cuticle)。
有雄性及雌雄同体(hermaphrodite)两种性别,雄性有一个单叶性腺(single-lobed gonad),输精管,及一个特化为交配用的尾部。雌雄同体有两个卵巢、输卵管、藏精器,及单一子宫。绝大多数个体为雌雄同体,雄性仅占0.2%。生命周期:雌雄同体个体产卵孵化后,经历四个幼虫期(L1-L4)。当族群拥挤或食物不足时,C. elegans会进入另一种幼虫期,叫做dauer幼虫。Dauer能对抗逆境,而且不会老化。雌雄同体个体在L4期生产精子、并在成虫期产卵。而雄性也能使雌雄同体受精,雌雄同体会优先选择雄性的精子。在实验室20 °C的环境下,C. elegans平均寿命为二、三周,而发育一个世代仅约为4天。
秀丽隐杆线虫的生命周期
幼虫含有556个体细胞和2个原始生殖细胞,成虫则根据性别不同,具有不同的细胞数。最常见的雌雄同体成虫成熟后,含有959个体细胞和2000个生殖细胞,而较少见的雄性成虫,则只有1031个体细胞和1000个生殖细胞。此外,线虫的生命周期很短,它从出生到性成熟的全过程只有3天半,这就使得不间断的观察并追踪每个细胞的演变成为可能。只要把线虫浸泡到含有核酸的溶液中,就可以用这种最简单的方式实现基因导入。线虫还可以被冻在冰箱里储存,复苏之后继续研究。通过20年的努力,到90年代中期,人们已经建立了完整的线虫从受精卵到所有成体细胞的谱系图。
秀丽隐杆线虫基本的生命周期如下:秀丽隐杆线虫由雌雄同体产下卵。卵在孵化后,会经历四个幼虫期(L1-L4)。当族群拥挤或食物不足时,秀丽隐杆线虫会进入另一种幼虫期,叫做dauer幼虫。Dauer能对抗逆境,而且不会老化。雌雄同体在L4期生产精子、并在成虫期产卵。雄性能使雌雄同体受精;雌雄同体会优先选择雄性的精子。秀丽隐杆线虫在实验室中20°C的情况下,平均寿命约为二、三周,而发育时间只须几天。 胚胎发生可以大致分成两个时期:增殖期和器官与型态形成期。在增值期受精卵会从一个细胞逐渐增殖成大约550个必要的未分化细胞,而增殖期又可以分为两个阶段,其中一个阶段是在母体内进行(在22°C的生长环境下约为受精后0-150分钟),这个阶段分裂出较少的创始者细胞,在增殖期结束时,胚胎形成一个含有三胚层的球型构造,这三个胚层分别是外胚层(之后分化生成皮下组织和神经系统)、中胚层(未来产生咽部和肌肉系统)和内胚层(以后生成生殖腺和肠道)。而另一个阶段则进行大量的细胞分裂和原肠形成(在22°C的生长环境下约为受精后150-350分钟),这个阶段持续到胚胎进入器官与型态形成期。
型态形成期在22°C的生长环境下约为受精后的5.5-5.6小时到12-14小时,胚胎会增长约三倍并形成完全分化的组织和器官,根据胚胎内观察到的虫体折叠数可以分为comma stage、1.5折叠期、2折叠期、3折叠期以及4折叠期。第一次的肌肉抽动在受精后430分钟可以被观察到(约为1.5折叠或2折叠期);而在受精后约510分钟不同性别可以观察到发育差异(雌雄间性胚胎的头部伴护神经(cephalic companion neurons)死亡,雄性胚胎的雌雄间性特有神经(hermaphrodite-specific neurons)死亡),而在3折叠期的晚期;虫体运动神经系统已发育且可以在蛋里头顺着其长轴进行移动;而在4折叠期时(第一次细胞分裂后760分钟)胚胎的咽部开始进行收缩抽动;而在第一次细胞分裂后800分钟由蛋中孵化。 后胚胎发育期由孵化后有食物提供刺激下启动,在有食物的情况下,细胞分裂持续且后胚胎发育开始于孵化后的三个小时,一般而言秀丽隐杆线虫经历四个阶段的幼虫期(L1、L2、L3、L4)后变成成体,许多在胚胎期即设置好的胚细胞于这四个阶段的幼虫期以时间及空间规划几乎不变的模式进行分裂,而这也给予了秀丽隐杆线虫固定数量细胞以及命定的细胞命运。而在胚胎期所产生的671个细胞核中,其中有113个细胞会在后胚胎发育的过程会进行计划性细胞凋亡,而剩下的558个细胞中只有百分之十的细胞(雌雄间性有51个细胞,雄性有55个细胞)是胚细胞且可以再进一步进行分裂。
倘若胚胎孵化后没有食物的供应,这些刚孵化的幼虫会停止继续发育并停留在这个阶段直到有食物提供为止,这些停止继续发育的幼虫细胞会停留在细胞周期的G1期(停止生长)且无法进行分裂,这些停止继续发育的幼虫在没有食物供应的情况下约可存活六到十天。
在L2幼虫期的末期,如果环境状况不适合继续生长的话,秀丽隐杆线虫的幼虫可能会进入dauer幼虫阶段,这些不适合生长的环境状况包括受到环境费洛蒙影响、食物匮乏、高温等,会促使幼虫进入L2d的幼虫阶段,这个阶段幼虫同时具有可以继续进入L3幼虫期或dauer幼虫期的潜力,若环境逆境太强则进入dauer,若环境转好则进入L3幼虫期,而dauer期为一个不会衰老的状态,因为dauer期的长短并不会影响dauer期后的虫体寿命。在取得食物供应后的一个小时内,dauer幼虫脱离dauer,二到三个小时之后开始进食,最后在十个小时后会蜕皮进入L4幼虫期。 美国宇航局的“阿特兰蒂斯号”航天飞机于2009年11月17日凌晨顺利升空,任务是把零部件送入国际空间站和搭载百万秀丽隐杆线虫。
这些线虫这次成为太空游客,目的旨在帮助诺丁汉大学的专家进一步了解,什么因素引起人体肌肉增强和萎缩。在空间站,这些线虫将经历导致宇航员肌肉出现戏剧性萎缩的无重力状态。
诺丁汉大学位于德比的临床医学研究所的纳撒尼尔·瑟奇亚克博士,多年来对控制肌肉蛋白降解的信号进行研究,他的研究工作,主要是围绕从英国布里斯托尔垃圾堆填区,发现并收集的秀丽隐杆线虫展开的。
瑟奇亚克将为其中一些秀丽隐杆线虫注入一种名为“RNAi”的物质,这种物质能够帮助降低肌肉消耗。这位正与日本东北大学Atsushi Higashitani教授合作的博士说:“我们能够了解到在地球上无法了解的东西。如果能够找到,是何种因素导致人体在太空中以确定的方式作出反应,我们就能为在地球上进行的相关研究找到新的路。”
瑟奇亚克的研究员蒂姆·伊瑟里奇负责帮助这些线虫,事先为此次飞行做好了准备,它们的目的地空间站距离地球大约200英里(约合322公里)。为了这次飞行,这些精挑细选的线虫已进入一种睡眠状态。它们被放入特制的细胞培养袋并进入太空,而后在食物的帮助下从睡眠中苏醒过来。进入太空之后,它们将暴露在零重力环境下,时间为4天,而后接受冷冻,为重返地球做准备。回到诺丁汉大学的实验室之后,科学家将对此次太空飞行对肌肉质量产生何种影响进行分析。
本文发布于:2023-02-28 18:56:00,感谢您对本站的认可!
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