據(jù)外媒報道， 密歇根大學生命科學研究所的一項新研究表明，一種被廣泛應用于生物學研究的線蟲，盡管沒有類似耳朵的器官但卻能感知并對聲音做出反應。 這些發(fā)現(xiàn)于2021年9月22日發(fā)表在《Neuron》上，這為研究聽覺背后的遺傳機制提供了一種新的生物學工具。

在生命科學研究所Shawn Xu的實驗室里，研究人員已經(jīng)利用秀麗隱桿線蟲研究感覺生物學超過15年了。當他的實驗室開始這項工作時，這些毫米長的線蟲被認為只有三個主要感官：觸覺、嗅覺和味覺。

Xu的實驗室已經(jīng)證實，線蟲雖然沒有眼睛但仍能感知光線，并且在運動時也能感知自己的身體姿勢(也被稱為本體感覺)。

LSI研究教授、該研究的資深作者Xu說道：“只是少了一個主要感覺--聽覺。但聽覺不同于其他的感官，其他的感官在其他動物門中廣泛存在。它只在脊椎動物和一些節(jié)肢動物身上發(fā)現(xiàn)過。因此，絕大多數(shù)無脊椎動物被認為對聲音不敏感。”

然而科學家們發(fā)現(xiàn)，線蟲對空氣傳播的聲音的反應范圍在100赫茲到5千赫茲之間，這一范圍比一些脊椎動物能感知的范圍還要寬。當播放這個范圍內(nèi)的一種音調(diào)時，線蟲會迅速離開聲音的來源，這表明它們不僅聽到了音調(diào)還能感知它的來源。

研究人員進行了幾項實驗以確保線蟲對空氣傳播的聲波做出反應，而不是蠕蟲棲息的表面振動。Xu認為，線蟲不是通過觸覺“感受”振動，而是通過充當一種全身耳蝸來感知這些音調(diào)。耳蝸是脊椎動物內(nèi)耳中充滿液體的螺旋狀空洞。

線蟲有兩種類型的聽覺神經(jīng)元，它們跟線蟲的皮膚緊密相連。當聲波撞擊到線蟲的皮膚時，它們會振動皮膚，這反過來可能會導致線蟲體內(nèi)的液體振動，就像液體在耳蝸中的振動一樣。這些振動激活了線蟲皮膚上的聽覺神經(jīng)元，然后將振動轉(zhuǎn)化為神經(jīng)脈沖。

由于這兩種神經(jīng)元分布在線蟲身體的不同部位，線蟲可以根據(jù)哪個神經(jīng)元被激活來探測聲源。這種感覺可以幫助線蟲探測和躲避捕食者，許多捕食者在捕獵時發(fā)出可聽見的聲音。

這項研究提出了一種可能性，即其他無耳但有柔軟身體的動物可能也能感知聲音。

“我們的研究表明，我們不能僅僅假設沒有耳朵的生物就不能感知聲音，”Xu說道。他是密歇根大學醫(yī)學院的分子和綜合生理學教授。

雖然線蟲的聽覺確實跟脊椎動物的聽覺系統(tǒng)有一些相似之處，但這項新研究揭示了與脊椎動物或節(jié)肢動物感知聲音的重要區(qū)別。

“基于這些存在于分子水平的差異，我們相信聽覺可能已經(jīng)在不同的動物門中多次獨立進化。我們知道脊椎動物和節(jié)肢動物的聽覺看起來非常不同，”Xu說道。

“現(xiàn)在，對于秀麗隱桿線蟲，我們發(fā)現(xiàn)了另一種不同的感覺功能的途徑，表明收斂進化。這與查爾斯·達爾文提出的視覺進化形成了鮮明的對比，而視覺進化在相當早的時候就發(fā)生了且可能只有一次是與一個共同的祖先發(fā)生的。”

現(xiàn)在秀麗隱桿線蟲的所有主要感官都已被觀察到，Xu和他的同事們計劃進一步研究驅(qū)動這些感官的遺傳機制和神經(jīng)生物學。

他說道：“這為研究聽覺和整體機械感覺打開了一個全新的領域。有了這個新的聽覺，我們現(xiàn)在已經(jīng)完全確定線蟲的所有初級感覺都存在，使它們成為研究感覺生物學的一個特殊模型系統(tǒng)。”

關鍵詞： 無耳線蟲 聲波 反應 聲音