运动迷还是沙发迷?总是准时还是经常迟到?动物王国也是各种性格的家园,每个人都有自己的生活方式。在《PLOS Biology》杂志刚刚发表的一项研究中,由阿尔弗雷德韦格纳研究所、亥姆霍兹极地和海洋研究中心 (AWI) 和维也纳大学的 Sören Häfker 和 Kristin Tessmar-Raible 领导的团队报告了一项令人惊讶的发现:简单的海洋多毛类蠕虫根据高度个体化的节律来塑造它们的日常生活。这种多样性不仅对不断变化的环境中物种和种群的未来有意义,而且对医学也有意义。
乍一看,这项新研究的明星似乎并不特别令人印象深刻:Platynereis dumerilii仅有几厘米长,是一种多毛类蠕虫,可以在全球温带到热带沿海水域中找到;如果您的目标是寻找杰出的动物人物,那么肯定有更适合的候选人。但这并不是这项研究的主要目标,来自 AWI、维也纳 Max Perutz 实验室、维也纳大学和奥尔登堡大学以及比利时天主教鲁汶大学的专家对此做出了贡献。首先,研究人员对决定无数生物体日常节律的内部时钟感兴趣。
“生物计时在很多层面上都很重要,”AWI 的生物学家 Kristin Tessmar-Raible 解释道。 “物种之间的生态联系不仅取决于细胞水平的生化过程,也取决于它。”但是,当人类使气候变暖或使用人造光将夜晚变成白天时,生物体的内部时钟会如何反应? “当谈到海洋生物时,我们仍然知之甚少,”该研究的主要作者 Sören Häfker 说。在这方面,节律在它们的生活中尤其重要:温度、可用的光线和食物以及各种其他因素在一天中不断变化,生物体必须做出相应的反应。它们使自己的行为、新陈代谢和遗传活动适应这些外部节律。
然而,目前还不清楚他们未来是否会同样成功。当他们的生物钟不再与环境相匹配时,这可能会成为生存问题。这位生物学家强调说:“因此,我们需要更好地了解海洋节奏如何变化,以及这对单个物种和种群意味着什么。”这意味着有很多理由需要仔细研究每天的变化。扁沙蚕 的行为。事实上,对于专注于生物体内时钟的时间生物学来说,露珠虫的这种远亲已经成为最重要的模式物种之一。
在过去的实验中,研究小组注意到蠕虫的日常节律截然不同。在人类中,这是一个常见的现象:早起的鸟儿很少变成夜猫子,反之亦然。但是海洋多毛类蠕虫呢?他们的行为差异只是随机变化还是也有个人策略?为了找到答案,研究小组系统地观察了新月时蠕虫的日常活动。他们看到的是:有些人每晚在同一时间变得活跃。反过来,其他人似乎是心律不齐的“沙发土豆”,只是偶尔活跃——此外,这两个极端之间存在各种“灰色阴影”。当几周后再次观察到同样的蠕虫时,它们的行为基本上没有变化:曾经是沙发迷,永远是沙发迷。 “我们非常惊讶地发现个体行为节律的可重复性如此之高,”泰斯玛-雷布尔说。 “这向我们表明,可以说,即使是蠕虫也具有微小的、有节奏的个性。”
更多个性=更多弹性
为了进一步了解这些行为差异,研究小组系统地比较了容易出现节律和心律失常行为的线虫头部的遗传活动。令人惊讶的是,他们发现所有标本的日常生物钟都运行得非常好,甚至是心律不齐的“沙发土豆”,而且具有节律活动的基因数量几乎与“守时”蠕虫一样多。正如专家推测的那样,它们采用的广泛策略可以为蠕虫提供进化优势。毕竟,他们生活在条件高度变化的沿海环境中;因此,生活方式 A 可能是给定地点的最佳选择,而在不远的地方,生活方式 B 可能更适合。此外,这种形式的个性可以使它们更能适应重大的人为变化——在一个不断变化的世界中,这种多样性增加了至少一些蠕虫能够应对新环境的机会。
但这项研究不仅提供了对海洋节律的新见解,而且还提供了有关海洋节律的新见解。它还强调了一个事实,即给定生物体内部的工作过程不一定反映在其行为中:即使在沙发土豆虫中,遗传活动也遵循日常节奏,即使它从外部无法识别。这不仅适用于蠕虫,也适用于人类。 “这就是为什么这些发现对于时间医学等领域来说也是令人兴奋的,”泰斯玛-拉布尔说。
近年来,人们在治疗过程中牢记患者的个人日常节律,并取得了成功。但是,就像观察到的蠕虫一样,它们由各种成分组成,从行为到遗传活动,它们对药物和给药时间的反应可能不同。因此,特别是当涉及到人类时,时间医学分析必须考虑几个不同的层面——如果即使是蠕虫也可以如此个人主义,我们的物种很可能也不例外。