光感知對許多生物而言是一項重要功能。在脊椎動物中，作為光接受者蛋白質的視蛋白（Opsin）負責感知光線，並通過次級傳訊者——環狀GMP（cGMP）依賴性信號通路傳遞資訊。相比之下，儘管大多數線蟲沒有類似眼睛的感光接受器官，但已有研究證實某些線蟲具有光反應性。作為模式生物「秀麗隱杆線蟲（C. elegans）」，其光感知機制已在一定程度上得到闡明，但其他種類線蟲如何感知光線仍不清楚。
廣島大學研究生院統合生命科學研究科副教授奧村美紗子等人組成的研究團隊，重點研究了與秀麗隱杆線蟲具有可比性的演化生物學模型「和平銼齒線蟲（P. pacificus）」。研究表明，和平銼齒線蟲利用不同於秀麗隱杆線蟲的基因對光作出響應。首先，研究團隊調查了和平銼齒線蟲是否會表現出避光行為，結果發現它對藍光和紫外光的反應特別強烈。然而，生物資訊學分析並未找到已知的光接受者蛋白候選基因。為此，研究團隊利用「正向遺傳學篩選」方法，從大量突變體中篩選出不具光迴避行為的突變體，並最終確定了光響應所必需的基因。此外，研究還表明，神經遞質GABA和麩胺酸在光迴避行為中起到了關鍵作用。
「秀麗隱杆線蟲」與「和平銼齒線蟲」的光迴避行為機制比較
秀麗隱杆線蟲通過光感神經中的感光接受器LITE-1感知燈火信號，並通過cGMP通路傳導資訊。而在和平銼齒線蟲體內，光感神經則通過被GPCR激酶磷酸化的感光接受器感知燈火信號，併同樣依賴cGMP通路進行信號傳導。來自光感神經的信號通過麩胺酸和GABA等神經遞質傳遞至聯絡神經元和運動神經元，最終通過肌肉收縮引發光迴避行為。
研究揭示了秀麗隱杆線蟲和和平銼齒線蟲在光感知機制方面的共性與差異，表明即便生活在黑暗環境中的線蟲，也可能通過多種機制演化出光感知能力。此外，許多線蟲寄生於植物或動物體內，該研究成果有望推動針對線蟲危害的新型防治方法的開發。（TEXT：JST廣報課 中島彩乃）
原文：JSTnews 2025年2月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
