線蟲
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線蟲（nematode），亦稱圓蟲(roundworm)。袋形動(dòng)物門(Aschelminthes)線蟲綱(Nematoda)所有蠕蟲的通稱，不少學(xué)者為之另立為一門。系動(dòng)物界中數(shù)量最豐者之一，寄生於動(dòng)、植物，或自由生活於土壤、淡水和海水環(huán)境中，甚至在醋和啤酒這樣稀罕的地方亦可見到。已知約有13,000種，營寄生者由於多數(shù)具醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)或經(jīng)濟(jì)重要性而被大量研究，營自由生活者則可能只有小部分被鑒定。線蟲屬兩側(cè)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(gè)體兼具雌雄生殖器官)。大小由肉眼不可見至長7公尺(約23呎)不等，最大者系在鯨體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的寄生型。營動(dòng)物寄生者幾乎見于寄主所有器官，惟最常寄生於消化、循環(huán)與呼吸系統(tǒng)。部分種類以鉤蟲、後圓線蟲、蟯蟲、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。
線蟲種類繁多，為害家畜的線蟲分屬于桿形目、圓形目、蛔蟲目、尖尾目、旋尾目、絲蟲目、毛首目、膨結(jié)目和駝形目。其形態(tài)和生活史既有共同點(diǎn)又有某些區(qū)別。
線蟲形態(tài)
通常呈乳白、淡黃或棕紅色。大小差別很大,小的不足1毫米，大的長達(dá)8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(jié)，左右對稱。假體腔內(nèi)有消化、生殖和神經(jīng)系統(tǒng)，較發(fā)達(dá)，但無呼吸和循環(huán)系統(tǒng)。消化系統(tǒng)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(shù)目等均有鑒別意義。如桿形目蟲體的食道上具有食道球及前食道球，尖尾目的食道上只有食道球，而無前食道球。蛔蟲目食道簡單呈圓柱狀,頭端有唇3個(gè)。旋尾目食道常由前端的肌部與后端的腺部構(gòu)成，頭端有偶數(shù)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(gòu)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(zhì)交合傘，往往有兩根等長的交合刺。毛首目往往區(qū)分為前后兩部，食道很長，呈串珠狀，雄體只有一根交合刺。膨結(jié)目的食道簡單，雄蟲具有肉質(zhì)交合傘，無肋狀物支撐，只有 1根交合刺。駝形目具有單核的食道腺,無唇。在中國畜禽中已發(fā)現(xiàn)線蟲病原350余種。其中常見的有:寄生在馬屬動(dòng)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；寄生在反芻動(dòng)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(wǎng)尾線蟲；寄生在豬腸道的蛔蟲、類圓形線蟲、旋毛線蟲、腎線蟲和氣管的后圓線蟲；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臟的膨結(jié)線蟲等。
這里所說的線蟲特指秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)是一種很小的蠕蟲。秀麗隱桿線蟲已經(jīng)成為現(xiàn)代發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究的重要模式材料.其成體長僅1mm ，全身透明， 以細(xì)菌為食，居住在土壤中，全身共有959個(gè)細(xì)胞，性別為雌雄同體或雄性。整個(gè)的生命周期僅3天。野生型線蟲胚胎發(fā)育中細(xì)胞分裂和細(xì)胞系的形成具有高度的程序性，這樣就便于對其發(fā)育進(jìn)行遺傳學(xué)分析。一個(gè)成體的蠕蟲僅由959個(gè)細(xì)胞組成。由一個(gè)受精卵發(fā)育成為成熟的成體只要二天多一點(diǎn)（25℃時(shí)需52小時(shí)）。從卵到成體每個(gè)細(xì)胞的命運(yùn)以及它們沿著一定的程序，在特定時(shí)間的分裂和遷移都已搞得十分清楚。
C.elegans有很多有趣的特點(diǎn)，它是一個(gè)染色體數(shù)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(gè)基因。在真核生物中基因都是產(chǎn)生單順反子mRNA，但唯有C.elegans與原核相似，有25%左右的基因產(chǎn)生多順反子mRNA（Polycistronic mRNA），此和它們通過反式剪接使下游基因的到表達(dá)有關(guān)。還有一個(gè)特點(diǎn)是其基因組中非重復(fù)序列很高，達(dá)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(diǎn)上都較接近原核生物，這也反映其在進(jìn)化中的地位點(diǎn)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(gè)蠕蟲有1個(gè)是XO 型的雄體，此是染色體不分離的結(jié)果。
2002年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予悉尼.布雷內(nèi)等三人，他們獲獎(jiǎng)的原因是在20世紀(jì)60年代初期正確選擇線蟲作為模式生物，發(fā)現(xiàn)器官發(fā)育和“程序性細(xì)胞死亡”過程中的基因規(guī)則。布雷內(nèi)是分子生物學(xué)的奠基者之一，他在1965年第一次研究線蟲，直到1974年才發(fā)表第一篇有關(guān)論文，其中經(jīng)歷了長達(dá)10年左右默默無聞的基礎(chǔ)工作時(shí)間。直到20世紀(jì)80年代后，線蟲研究才逐漸受到國際認(rèn)可，目前一些國家的科學(xué)家已經(jīng)開始利用布雷內(nèi)三人的成果，研究可以治療多種疾病的新方法。
線蟲生活在土壤間水層，成蟲體全長只有 0.1 公分，因以細(xì)菌為食物，所以在實(shí)驗(yàn)室中極易培養(yǎng)。又因?yàn)槿硗该鳎芯繒r(shí)不需染色，即可在顯微鏡下看到線蟲體內(nèi)的器官如腸道、生殖腺等；若使用高倍相位差顯微鏡，還可達(dá)到單一細(xì)胞的分辨率。
管圓線蟲病：食源性寄生蟲病的一種，又名嗜酸粒細(xì)胞增多性腦膜炎，是由于鼠類的心、肺部寄生的線蟲，即廣州管圓線蟲幼蟲（或成蟲）寄生在人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)所致。可發(fā)生嗜酸性粒細(xì)胞增多性腦膜炎或腦膜腦炎。
線蟲種類甚多，可以與昆蟲相媲美
我國研究線蟲以廣州管圓線蟲、松材線蟲、甘薯莖線蟲為多
對線蟲的研究
瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院宣布，將2006年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予兩名美國科學(xué)家安德魯.菲爾和克雷格.梅洛，以表彰他們在分子生物學(xué)和遺傳信息方面的開創(chuàng)性工作。Andrew Z. Fire和Craig C. Mello發(fā)現(xiàn)了RNA干擾機(jī)制，論文發(fā)表在1998年。這一發(fā)現(xiàn)對于防御病毒及尋找疾病的治療方法極為重要。筆者將從以下幾個(gè)方面向您介紹06年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
1．獲獎(jiǎng)?wù)呋厩闆r
安德魯.菲爾出生于1959年，美國公民，1983年獲美國麻省理工學(xué)院生物學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任斯坦福醫(yī)學(xué)院病理學(xué)和遺傳學(xué)教授。克雷格.梅洛出生于1960年，美國公民，1990年獲得哈佛大學(xué)生物學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任馬薩諸塞州醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)教授。
2．獲獎(jiǎng)成果
科學(xué)家們最早在植物(Napoli等，1990)和脈孢菌(Neurospora crassa) (Cogoni和Macino，1997)中發(fā)現(xiàn)了dsRNA誘導(dǎo)的RNA沉默現(xiàn)象。RNAi在這些機(jī)體中作為抗病毒的防御體系而發(fā)揮作用。雖然在上述發(fā)現(xiàn)中，轉(zhuǎn)基因病毒可以編碼具有沉默功能的基因片斷，并在復(fù)制過程中產(chǎn)生dsRNA，但針對RNA沉默現(xiàn)象的決定性發(fā)現(xiàn)還是由Andrew Fire和Craig Mello首先完成的。早在幾年前，在線蟲中進(jìn)行反義RNA實(shí)驗(yàn)時(shí)，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)。后來Andrew Fire（安德魯.菲爾）和Craig Mello（克雷格.梅洛）通過實(shí)驗(yàn)闡明了這一反常現(xiàn)象：將反義RNA和正義RNA同時(shí)注射到秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)比單獨(dú)注射反義RNA誘導(dǎo)基因沉默的效率高10倍。由此推斷，dsRNA觸發(fā)了高效的基因沉默機(jī)制并極大降低了靶mRNA水平(Fire等，1998)，這是一個(gè)有關(guān)控制基因信息流程的關(guān)鍵機(jī)制。人們將這一現(xiàn)象命名為RNAi (見綜述：Arenz和Schepers，2003)。安德魯.菲爾和克雷格.梅洛因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)這一關(guān)鍵機(jī)制而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
RNAi的機(jī)制：基因所攜帶遺傳信息(即單個(gè)基因的具體功能)的傳遞是通過名為信使RNA的分子進(jìn)入細(xì)胞蛋白合成“工廠”而實(shí)現(xiàn)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(shí)驗(yàn)證實(shí)：某些分子觸發(fā)了特定基因上RNA的破壞，導(dǎo)致蛋白無法合成，出現(xiàn)“基因沉默”，而這一過程便被稱為RNAi。天然的RNAi現(xiàn)象存在于植物動(dòng)物和人類等真核生物的體內(nèi)，在調(diào)解基因活力和預(yù)防病毒感染方面起到重要作用。同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)了有效關(guān)閉基因表達(dá)的方法，這樣當(dāng)某一特定基因被“沉默”后，其功能便反向的體現(xiàn)出來了。
3.研究成果的應(yīng)用價(jià)值
關(guān)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(zhuǎn)錄的直接產(chǎn)物，接下來翻譯成蛋白質(zhì)。所有的蛋白質(zhì)都是這樣合成的。另外是轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA), 蛋白合成的時(shí)編碼和運(yùn)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(gòu)成成分就有RNA,它們起催化作用。但是RNAi（RNA interference)的發(fā)現(xiàn)，揭示了RNA的另外一個(gè)重大功能：調(diào)節(jié)gene的表達(dá)（這給gene表達(dá)的調(diào)控也增加了一個(gè)全新的概念）。
2001年，隨著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(jì)劃也相繼開展起來。在未來的一段時(shí)間內(nèi)，科學(xué)界將不會(huì)出現(xiàn)比人類基因組測序更矚目的技術(shù)。有人將人類基因組測序稱為“21世紀(jì)科學(xué)發(fā)展史上的里程碑”、“生物學(xué)領(lǐng)域最重要的成就之一”。然而時(shí)隔不久，同一年在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的RNAI掀起了一場風(fēng)暴，而且愈演愈烈。《Science》雜志將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年以后的今天，這項(xiàng)技術(shù)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(yī)學(xué)獎(jiǎng)。一項(xiàng)全新的技術(shù)在提出后短短幾年就得到諾貝爾獎(jiǎng)的青睞和肯定，此前是絕無僅有的，這也足見RNAi在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的開創(chuàng)性意義和極大的應(yīng)用前景。隨著人們對多種生物體基因組序列了解的深入，RNAi技術(shù)可以幫助我們更細(xì)致地了解復(fù)雜的生理學(xué)過程。RNAi技術(shù)與基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和功能蛋白質(zhì)組學(xué)密切相關(guān)，因此， RNAi本身可作為一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)為生物工程及制藥業(yè)等相關(guān)行業(yè)服務(wù)，從而在更深更廣的領(lǐng)域發(fā)揮其作用。
植物、動(dòng)物、人類都存在RNA干擾現(xiàn)象，這對于基因表達(dá)的管理、參與對病毒感染的防護(hù)、控制活躍基因具有重要意義。RNA干擾已經(jīng)作為一種強(qiáng)大的“基因沉默”技術(shù)而出現(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)被用于全球的實(shí)驗(yàn)室來確定各種病癥哪種基因起到了重要作用。RNA干擾作為研究基因運(yùn)行的一種研究方法已被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)科學(xué)。
RNAi主要通過在轉(zhuǎn)錄后(post-transcriptional)水平阻斷基因的表達(dá)，并借此研究基因的功能。同時(shí)它為我們提供了一個(gè)治療疾病的新途徑。比如，我們可以按擬定的方式來關(guān)閉(shutting off)非必需或致病基因的功能。從理論上說，若能關(guān)閉致病基因的表達(dá)則很多疾病將被治愈。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證明，可以通過RNAi的方法使導(dǎo)致血膽固醇升高的基因“沉默”；病毒性疾病，眼疾，心血管代謝性疾病等方面的臨床試驗(yàn)也正在進(jìn)行中；這一方法為病毒性肝炎、艾滋病和腫瘤等人類頑疾的治療指了一條新路。
線蟲有好氧和兼性厭氧的，兼性厭氧者在缺氧時(shí)大量繁殖。線蟲是污水凈化程度差的指示生物。
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