胡慧祯 博士生的养虫日常：我和我的超级虫虫

　　在20℃时，常用的野生型秀丽线虫N2品系经历3天半就可以性成熟，成年之后大约18天“人生”就画上了句号。温度较低时线虫的生长速度减缓，寿命会延长；高温时线虫生长速度加快，生命的长度也随之缩短。

　　为了维持这样的环境，仅仅为线虫提供20℃的恒温培养箱还不够。实验人员操作的整个室内环境，都需要控制温度在20℃的条件，以避免温度波动影响线虫表型观察与假设验证。

　　线虫的培养箱设定 

　　图片来源：作者提供 

　　没有爸爸，也能快速繁殖 

　　秀丽线虫不愧是实验室常用的低等动物模型，短短3天就能从卵发育到性成熟，此后就开始产卵拥有自己的孩子们，子子孙孙无穷尽也。

　　不过，你知道吗，线虫宝宝们一般都没有爸爸。秀丽线虫的性别机制比较独特，不像一般的动物是雌性和雄性，它们拥有雌雄同体和雄性两种性别。

　　显微镜下两种性别的线虫（你能分辨出来它们有何不同吗？） 

　　图片来源：作者提供 

　　雌雄同体有多独特呢，真是应了那句话，“既当爹又当妈”。它同时拥有卵子和精子两种生殖细胞，生娃完全可以独立完成。

　　雌雄同体的生殖器官可以看做一个长长的管道。到了适育年龄，它的生殖细胞开始成熟，其中精子先变成“成熟的模样”，就在前方等待着卵子。卵子从远处出发，在雌雄同体体内独自经过长长的旅程，见过无数的风景，越来越成熟。在经过精子所在的领地时发生受精，变成受精卵后接受了新的使命。受精卵拥有来到外部世界的通行证，它默默地积蓄力量，变成一颗颗成熟的卵探出头来。

　　雌雄同体线虫的生殖过程，蓝色箭头所示为卵子成熟过程的旅程，黄色箭头所示为卵子途径精巢发生受精，绿色箭头所示为受精卵由单细胞继续进行胚胎发育，从子宫内产出。（左右两侧胚胎形成过程对称） 

　　图片来源：修改自WormAtlas 

　　也是因为这样，实验室如果没有特殊的实验需求，只需要养着雌雄同体就行了，雄性似乎显得有点多余。毕竟一只健康的雌雄同体线虫短短几天就可以生300多颗卵，走到哪儿生到哪儿，实验材料取之不尽用之不竭。

　　雌雄同体线虫生出来的会是什么性别的后代呢？这就涉及到性染色体的组成。我们人类的性染色体为女性XX，男性XY。线虫雌雄同体的性染色体为XX，雄性的性染色体就只有一个X。因此，雌雄同体因为卵子和精子携带的性染色体都是X，所以受精之后生出来的还是雌雄同体XX。只有极少数的情况下，染色体分离时发生失误导致其中一个生殖细胞没有分到X，才会自发产生雄性后代。

　　所以，虽然没有爸爸，线虫们还是能够独自完成生育，偶尔也会为种群添几个男丁。

　　线虫和一颗颗卵宝宝们（图中一个个黑色的小点） 

　　图片来源：必应 

　　铂金才配给它搬家？ 

　　实验室的小鼠一般可以直接用手抓，线虫只有区区1mm，就像一个短线头，需要在显微镜下才能看清楚，用手抓实在有点强人所难了。当我们需要转移实验室里的线虫，给它们挪窝的时候，铂金丝针或眉毛针是不错的选择。

　　线虫生活在饲养了大肠杆菌的培养基上，所以每次挑取线虫的装备都需要灭菌防止培养基污染。铂金丝材料加热和冷却都很快，酒精灯上灼烧灭菌之后就可以用来挑取线虫，也不用担心烫到我们柔弱的虫子。短短的铂金丝，尖端是压扁的，像艘小船，线虫就乘着这艘“小船”，驶向新的未知港湾。

　　挑线虫的铂金丝针和眉毛针 

　　图片来源：作者提供 

　　除了铂金丝，眉毛或者头发也可以用来挑取线虫，但是因为它比较软易损耗，而且搭载虫子的量也不多，使用上有一些限制。

　　“冰河世纪”照样活 

　　线虫和果蝇、小鼠这样的模式生物不同。把整条虫子冻在液氮（-196℃）或者-80℃冰箱中，保存几年之后照样可能复苏。

　　早在1974年Sydney Brenner发现了这一现象。和体外培养细胞的冻存类似，线虫这个多细胞生物的冻存也需要准备冻存缓冲液，并且对于线虫的发育时期和数量还有一定的要求。只有这样才能保证最后复苏的效率，即使在这个过程中大量的虫子都会殒命。

　　冰封在-80℃超低温冰箱中的线虫们 

　　图片来源：作者提供

　　顶不住了，先躺平吧

　　虽说线虫比较低等，但它也有“小聪明”。正常线虫发育过程中，从卵孵化出来之后，会经历四个幼虫期（L1－L4），每一次时期转换以蜕皮的方式进行。

　　不过，当线虫族群比较拥挤或者遇到食物不足等一些极端状况，实在无法缓解时，却会出现一种特殊状态的线虫。此时，L2时期的线虫会“躺平”，进入一种耐久型幼虫的状态（Dauer larva）。

　　Dauer时期的线虫具有极强的抗压性，它们可以不吃食物，发育停滞，一直维持细长的体型继续存活几个月。而其他时期的虫子们在这个时候只能接受命运的安排，抱着对食物的渴望陆陆续续“含恨而终”。等到找到新的食物来源或者生存环境，Dauer时期的线虫可以立马“满血复活”，直接发育进入L4时期，等待成年期的到来。

　　线虫发育轨迹图 

　　图源：WormBook 

　　了解完这些，是不是觉得线虫世界变得更加奇妙了呢？而线虫还有更多奇妙的特性等着科学家们去发现。相信在线虫的帮助下，我们一定能破解更多的自然奥秘！

　　当然，也还有更多的线虫要培育…我先去养虫了。

　　参考资料： 

　　[1] WormBook http://www.wormbook.org/ 

　　[2] WormAtlas https://wormatlas.org/ 

　　[3] 诺贝尔奖官网 https://www.nobelprize.org/ 

　　[4] Yin JA, Gao G, Liu XJ, et al. Genetic variation in glia-neuron signalling modulates ageing rate. Nature. 2017;551(7679):198-203. doi:10.1038/nature24463 

　　[5] Yuan J, Chang SY, Yin SG, et al. Two conserved epigenetic regulators prevent healthy ageing. Nature. 2020;579(7797):118-122. doi:10.1038/s41586-020-2037-y 

　　作者：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心  胡慧祯 

https://mp.weixin.qq.com/s/G33BbuTTARFNBEV5m45Puw