令線蟲致命的「金色死神」，能否催生新一代殺蟲劑？

正常線蟲（左）和被「金色死神」細菌溶解的線蟲（右）| 圖片來源：ANTHONY PAGE

作者SARAH ZHANG

翻譯 小勺

審校 菡萏

Marie-Anne Félix用了好幾個秋天，走遍了巴黎附近的蘋果園，為了搜尋腐爛的水果。

Félix是巴黎高等師範學校的一位進化生物學家，研究那些被稱為線蟲的半透明微小蠕蟲。這些線蟲以細菌為食，因此像它們的捕食對象一樣，喜歡在腐爛果肉上聚集成一團。2009年Félix找到一個藏著很多線蟲的蘋果。她把果肉樣本帶回實驗室，嘗試從皮氏培養皿里培養果肉中的線蟲和細菌。

然而她看到的是一場「大屠殺」：死線蟲的屍體到處都是，而且線蟲體內的細菌似乎正從內到外吞噬宿主。在接下來的幾天時間裡，她眼睜睜地看著線蟲的屍體在自己的眼前消失。作為一名研究過許多以線蟲為生的細菌的生物學家，Félix說這是「我見過的最驚人的景象」。

生長於綿羊血瓊脂上的線蟲金桿菌 | 圖片來源：ANTHONY PAGE

上個月末發表在BMC Biology雜誌上的一篇論文中，Félix和她的合著者Antony Page描述了這種「金色死神」（golden death）細菌。他們做出的科學命名是Chryseobacterium nematophagum，意思是「吃線蟲的金色細菌」。這是因為在適當的條件下，這種菌的菌落呈現金黃色，而「吃線蟲」就更不用多說了。

Page是格拉斯哥大學（University of Glasgow）的一名寄生蟲學家，他在2015年聽過Félix關於這種奇怪的新細菌的演講。他之所以感興趣，是因為他研究線蟲的表皮，這是一種強壯而柔韌的外骨骼。Page說：「這些線蟲的表皮是非常堅固的結構。」然而，「金色死神」似乎能消化溶解它。

Page首先把這種細菌餵給了秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）——一種在科學家之間最著名的、被研究得非常徹底的模式動物，它的302個神經元中的每一個都被已經被繪製出來。儘管只擁有一個很初級的神經系統，秀麗隱桿線蟲也能學會躲避對自己有害的細菌。然而它敗給了「金色死神」的吸引力——一旦吃下它，線蟲就沒有機會學會不要再去吃這種細菌了。七小時之內，線蟲全部死亡。

當Page和他的團隊對Chryseobacterium nematophagum的DNA進行測序時，他們發現了可能是編碼分解線蟲的外骨骼和身體結構蛋白的酶的基因。他們還利用各種染色劑和分子標記實時跟蹤線蟲的溶解情況。細菌的酶在幾小時內就能將線蟲的咽喉或口腔消化溶穿。一旦突破了口腔內壁，Chryseobacterium nematophagum就能輕鬆地消化線蟲的其餘部分。它們甚至可以溶解一些堅硬的外表皮。外表皮通常可以保護線蟲不受外部病原體的侵害，但對於從內到外吞噬它的病原體卻無能為力。

這種策略也躲過了線蟲的研磨器官——一種位於口腔後部的結構，線蟲利用它來粉碎試圖潛入腸道的致病菌。但是Chryseobacterium nematophagum從不經過研磨器官，而是在線蟲口中停留足夠長時間來進行消化溶解。德國基爾大學（University of Kiel）的進化生物學家Hinrich Schulenburg說，這是他看到的第一種從口腔開始攻擊線蟲的病原體。

Marie-Anne Félix在蘋果園發現了殺死線蟲的細菌。| 圖片來源：Marie-Anne Félix

秀麗隱桿線蟲大多無害，但其他線蟲可能是綿羊、牛、山羊和馬的寄生蟲。Page想知道Chryseobacterium nematophagum是否是一種控制牲畜致病寄生蟲的方法，所以他對13種線蟲進行了測試。除一種之外，這種「金色死神」細菌對12種線蟲均有效。

Jonathan Ewbank在Marseille-Luminy免疫學中心研究秀麗隱桿線蟲免疫機制，他指出研究讓線蟲致病的病原體作為控制線蟲的方法有著悠久的歷史。有機殺蟲劑Bt來源於一種稱為蘇雲金桿菌的細菌，這種細菌毒素對線蟲以及很多昆蟲有害。其他病原體也擁有殺死線蟲的聰明方法。一些真菌可以將線蟲套捕再吃掉。微孢子蟲利用鋒利的針管刺穿線蟲並注入其遺傳物質，這樣它們就可以在線蟲體內複製。

以上種種，「金色死神」的致死效果是最驚人的。「這種細菌完全破壞了線蟲，」Ewbank說，「這就像是專門針對線蟲的壞死性筋膜炎。」這一切都來源於一個腐爛的蘋果——它暗淡、柔軟而低調，其中竟然暗藏了一個血腥暴力的世界。

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