線蟲

線蟲

線形動物門線蟲綱的假體腔動物
線蟲隸屬線形動物門的線蟲綱(Class Nematoda),是無脊椎動物中一個很大的類群,不但種類多,而且數目也極大,估計全球約有1萬餘種。[1]
    中文名: 拉丁學名: 别名: 界:動物界 門:線蟲動物門 亞門: 綱:線蟲綱 亞綱: 目: 亞目: 科: 亞科: 族: 屬: 亞屬: 種: 亞種: 分布區域:寄生于動、植物,或自由生活于土壤、淡水和海水環境中 命名者及年代: 保護級别: 中文學名:線蟲

原蟲幼蟲

線蟲動物門(Aschelminthes)線蟲綱(Nematoda),不少學者為之另立為一門,為假體腔動物。

是動物界中數量最豐者之一,寄生于動、植物,或自由生活于土壤、淡水和海水環境中,線蟲對生命體造成各種傷害。甚至在加工過程不科學,工藝要求不合格的醋和啤酒這樣稀罕的地方亦可見到。

已知約有13,000種。線蟲屬兩側對稱,體長,通常兩端尖,并具透明隔腔(消化道與體壁間充滿液體的體腔)。

一般為雌雄異體,有些則為雌雄同體(即個體兼具雌雄生殖器官)。大小由肉眼不可見至長7公尺(約23尺)不等,最大者系在鲸體内發現的寄生型。

所以被寄生者生命力與壽命都會下降。營動物寄生者幾乎見于寄主所有器官,惟最常寄生于消化、循環與呼吸系統。

部分種類以鈎蟲、後圓線蟲、蛲蟲、糞類圓線蟲、鞭蟲與小線蟲等俗稱為人所熟知。線蟲且為絲蟲病、蛔蟲病與旋毛蟲病等種種疾病的根源。

隐杆系列

這裡所說的線蟲特指秀麗隐杆線蟲(Caenorhabditis elegans)是一種很小的蠕蟲,是線形動物中極少數的自由生活種類,隐杆線蟲是蛔蟲及其他寄生線蟲的幼蟲,寄生在土壤層中,以微小的生命體為食,人接觸到它們寄生的土壤,就會得各種綜合病。

感染後的症狀:寄主感染幼蟲發病急,感染蟲卵潛伏期過後,身體才會有症狀,不敏感的人無症狀,但是會有貧血、低熱、煩躁、頭痛、皮疹等症狀。

嚴重的導緻寄主肌體受損,組織體液的改變,身體基因的改變,皮膚粘膜、肌肉紋理的改變等。緻使身體多髒器受損,導緻各種并發症,危害生命。

特點

C.elegans有的特點,它是一個染色體數很少的二倍體,2n=12(有一對性染色體和5對常染色體),其基因組也很小,僅有8×107bp,約為人類基因組的3%,約有13,500個基因。

在真核生物中基因都是産生單順反子mRNA,但唯有C.elegans與原核相似,有25%左右的基因産生多順反子mRNA(Polycistronic mRNA),此和它們通過反式剪接使下遊基因的到表達有關。

還有一個特點是其基因組中非重複序列很高,達到83%,而高等的真核生物都在50%以下,E.coli為100%,看來C.elegans在這些特點上都較接近原核生物,這也反映其在進化中的地位點較為原始。

這種蠕蟲大部分是XX型,是可以自體受精的兩性體(hermaphrodites)大約每500個蠕蟲有1個是XO型的雄體,此是染色體不分離的結果。

2002年諾貝爾生理學或醫學獎授予悉尼·布雷内(Sydney Brenner),羅伯特·霍維茨(H. Robert Horvitz),約翰·蘇爾斯頓(John E. Sulston)三人。

他們獲獎的原因是在20世紀60年代初期正确選擇線蟲作為模式生物,發現器官發育和“程序性細胞死亡”過程中的基因規則。

布雷内是分子生物學的奠基者之一,他在1965年第一次研究線蟲,直到1974年才發表第一篇有關論文,其中經曆了長達10年左右默默無聞的基礎工作時間。

直到20世紀80年代後,線蟲研究才逐漸受到國際認可,一些國家的科學家已經開始利用布雷内三人的成果,研究可以治療因寄生蟲感染導緻的多種疾病的新方法。

形态特征

1、通常呈乳白、淡黃或棕紅色。大小差别很大,小的不足1毫米,大的長達8毫米。多為雌雄異體,雌性較雄性的為大。蟲體一般呈線柱狀或圓柱狀,不分節,左右對稱。

假體腔内有消化、生殖和神經系統,較發達,但無呼吸和循環系統。消化系統前端為口孔,肛門開口于蟲體尾端腹面。口囊和食道的大小、形狀以及交合刺的數目等均有鑒别意義。

2、如杆形目蟲體的食道上具有食道球及前食道球,尖尾目的食道上隻有食道球,而無前食道球。蛔蟲目食道簡單呈圓柱狀,頭端有唇3個。

旋尾目食道常由前端的肌部與後端的腺部構成,頭端有偶數的唇(2、4、6或更多),雄蟲尾部呈螺旋狀旋曲。絲蟲目的食道亦常由肌部和腺部兩部分構成,無唇,陰戶在蟲體前端。

圓形目的食道簡單或呈瓶狀,雄蟲尾端具有由肋狀物支撐的角質交合傘,往往有兩根等長的交合刺。毛首目往往區分為前後兩部,食道很長,呈串珠狀,雄體隻有一根交合刺。

膨結目的食道簡單,雄蟲具有肉質交合傘,無肋狀物支撐,隻有1根交合刺。駝形目具有單核的食道腺,無唇。

3、在中國畜禽中已發現線蟲病原350餘種。中常見的有:寄生在馬屬動物腸道的副蛔蟲圓形線蟲、尖尾線蟲、胃線蟲和皮下組織的副絲蟲。

寄生在反刍動物真胃的血矛線蟲、腸道的仰口線蟲、食道口線蟲、毛首線蟲和氣管的網尾線蟲;寄生在豬腸道的蛔蟲、類圓形線蟲、旋毛線蟲、腎線蟲和氣管的後圓線蟲。

寄生在禽類腸道的禽蛔蟲、異刺線蟲和腺胃的華首線蟲,以及寄生在犬腸道的弓首蛔蟲和腎髒的膨結線蟲等。

生活方式

自由方式

在自由生活的線蟲種中,發育的過程通常會需要經過四次蛻皮的階段。不同種的食性各不同,從藻類、真菌、小型動物、排洩物、生物死屍、或是活組織。

自由生活的海洋線蟲非常地重要,且是小型底栖生物中很豐富的成員。一個值得注意的線蟲是秀麗隐杆線蟲(Caenorhabditis elegans),一個生活在土壤裡的線蟲種,目前以模式生物的角色活躍着

動物寄生

寄生性的線蟲常有十分複雜的生命周期,在不同的寄主或是寄主身上不同的部位間不斷的遷移。感染途徑有食用未煮熟而含有蟲卵或幼蟲的肉、經由未經保護的傷口進入、直接穿入皮膚、經由吸血動物的傳移等等。

人類身上常見的寄生性線蟲有鞭蟲(whipworm)、鈎蟲(hookworm)、蛲蟲、蛔蟲及絲蟲(filarid)。旋毛蟲(Trichinella spiralis)會感染老鼠、豬,及人類,引起旋毛蟲病。

貝蛔蟲(Baylisascaris)通常感染野生動物,但是對人類一樣是緻命的。扭旋血線蟲/撚轉血茅線蟲(Haemonchus contortus)是世界各地的綿羊中最常見的寄生蟲,已對羊牧場造成了巨大的經濟損失。

植物寄生

植物的寄生性線蟲有幾個會造成巨大經濟損失的類型。

最常見的幾個屬有:葉芽線蟲(Aphelenchoides)、根結線蟲(Meloidogyne)、胞囊線蟲(Heterodera)、黃金線蟲(Globodera)、根瘤線蟲(Nacobbus)。

根腐線蟲(Pratylenchus)、莖線蟲(Ditylenchus)、劍線蟲(Xiphinema)、長針線蟲(Longidorus)、毛刺線蟲(Trichodorus)等。

一些植物寄生線蟲會破壞植物根的組織,并可能形成可見的蟲瘿(根結線蟲),這對它們的診斷是非常有用的指标。有些線蟲會在它們以植物為食的時候傳染植物病毒。

其中一個例子是匕首線蟲(Xiphinema index),葡萄扇葉病毒(GFLV,Grapevine Fanleaf Virus),一種很重要的葡萄疾病的帶菌者。

其他的線蟲會攻擊樹皮和森林中的樹。這群線蟲中最重要的代表是松材線蟲(Bursaphelenchus xylophilus),常見于亞洲及美洲。

研究情況

獲獎成果

科學家們最早在植物(Napoli等,1990)和脈孢菌(Neurospora crassa)(Cogoni和Macino,1997)中發現了dsRNA誘導的RNA沉默現象。RNAi在這些機體中作為抗病毒的防禦體系而發揮作用。

雖然在上述發現中,轉基因病毒可以編碼具有沉默功能的基因片斷,并在複制過程中産生dsRNA,但針對RNA沉默現象的決定性發現還是由Andrew Fire和Craig Mello首先完成的。

早在幾年前,在線蟲中進行反義RNA實驗時,Guo和Kemphues就觀察到正義RNA也具有很高的基因沉默活性(Guo和Kemphues,1995)。

後來Andrew Fire(安德魯·菲爾)和Craig Mello(克雷格·梅洛)通過實驗闡明了這一反常現象:将反義RNA和正義RNA同時注射到秀麗隐杆線蟲(Caenorhabditis elegans)比單獨注射反義RNA誘導基因沉默的效率高10倍。

由此推斷,dsRNA觸發了高效的基因沉默機制并極大降低了靶mRNA水平(Fire等,1998),這是一個有關控制基因信息流程的關鍵機制。人們将這一現象命名為RNAi(見綜述:Arenz和Schepers,2003)。

安德魯·菲爾和克雷格·梅洛因為發現這一關鍵機制而獲得諾貝爾生理醫學獎。

RNAi的機制:基因所攜帶遺傳信息(即單個基因的具體功能)的傳遞是通過名為信使RNA的分子進入細胞蛋白合成"工廠"而實現的,而基因功能的研究方法一直是研究工作的攔路虎。

安德魯·菲爾和克雷格·梅洛通過線蟲實驗證實:某些線蟲體分子觸發了特定基因上RNA的破壞,導緻蛋白無法合成,出現寄主"基因沉默",而這一過程便被稱為RNAi。

天然的RNAi現象存在于植物動物和人類等真核生物的體内,在調解基因活力和預防病毒感染方面起到重要作用。

同時他們還發現了有效關閉基因表達的方法,這樣當某一特定基因被"沉默"後,其功能便反向的體現出來了。線蟲造成機體基因的轉變,導緻各種疾病。

研究價值

關于RNA的功能,以前教科書上大概有三種,一種是作為信使RNA(mRNA),是gene轉錄的直接産物,接下來翻譯成蛋白質。所有的蛋白質都是這樣合成的。

另外是轉運RNA(tRNA),蛋白合成的時編碼和運送氨基酸到核糖體。還有一些具有催化作用的RNA,比如核糖體的構成成分就有RNA,它們起催化作用。

但是RNAi(RNA interference)的發現,揭示了RNA的另外一個重大功能:調節gene的表達(這給gene表達的調控也增加了一個全新的概念)。

2001年,随着人類基因組測序的完成,針對其它多種生物的基因組測序計劃,也相繼開展起來。在未來的一段時間内,科學界将不會出現比人類基因組測序更矚目的技術。

有人将人類基因組測序稱為"21世紀科學發展史上的裡程碑"、"生物學領域最重要的成就之一"。然而時隔不久,同一年在哺乳動物中發現的RNAI掀起了一場風暴,而且愈演愈烈。

《Science》雜志将RNAi稱為"2002年的重大突破"(Couzin,2002)。然而,更加令人吃驚和興奮的是,4年以後的今天,這項技術的始作俑者,安德魯·菲爾和克雷格·梅洛就因此獲得2006年諾貝爾醫學獎。

一項全新的技術在提出後短短幾年就得到諾貝爾獎的青睐和肯定,此前是絕無僅有的,這也足見RNAi在醫學領域的開創性意義和極大的應用前景。

随着人們對多種生物體基因組序列了解的深入,RNAi技術可以幫助我們更細緻地了解複雜的生理學過程。RNAi技術與基因組學、蛋白質組學和功能蛋白質組學密切相關。

RNAi本身可作為一項實驗技術為生物工程及制藥業等相關行業服務,從而在更深更廣的領域發揮其作用。

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