光感知对许多生物而言是一项重要功能。在脊椎动物中，作为光受体蛋白质的视蛋白（Opsin）负责感知光线，并通过第二信使——环状GMP（cGMP）依赖性信号通路传递信息。相比之下，尽管大多数线虫没有类似眼睛的光感受器官，但已有研究证实某些线虫具有光反应性。作为模式生物“秀丽隐杆线虫（C. elegans）”，其光感知机制已在一定程度上得到阐明，但其他种类线虫如何感知光线仍不清楚。
广岛大学研究生院统合生命科学研究科副教授奥村美纱子等人组成的研究团队，重点研究了与秀丽隐杆线虫具有可比性的进化生物学模型“和平锉齿线虫（P. pacificus）”。研究表明，和平锉齿线虫利用不同于秀丽隐杆线虫的基因对光作出响应。首先，研究团队调查了和平锉齿线虫是否会表现出避光行为，结果发现它对蓝光和紫外光的反应特别强烈。然而，生物信息学分析并未找到已知的光受体蛋白候选基因。为此，研究团队利用“正向遗传学筛选”方法，从大量突变体中筛选出不具光回避行为的突变体，并最终确定了光响应所必需的基因。此外，研究还表明，神经递质GABA和谷氨酸在光回避行为中起到了关键作用。
“秀丽隐杆线虫”与“和平锉齿线虫”的光回避行为机制比较
秀丽隐杆线虫通过光感神经中的光感受器LITE-1感知光信号，并通过cGMP通路传导信息。而在和平锉齿线虫体内，光感神经则通过被GPCR激酶磷酸化的光感受器感知光信号，并同样依赖cGMP通路进行信号传导。来自光感神经的信号通过谷氨酸和GABA等神经递质传递至中间神经元和运动神经元，最终通过肌肉收缩引发光回避行为。
研究揭示了秀丽隐杆线虫和和平锉齿线虫在光感知机制方面的共性与差异，表明即便生活在黑暗环境中的线虫，也可能通过多种机制进化出光感知能力。此外，许多线虫寄生于植物或动物体内，该研究成果有望推动针对线虫危害的新型防治方法的开发。（TEXT：JST广报课 中岛彩乃）
原文：JSTnews 2025年2月号
翻译：JST客观日本编辑部
