圖片來源：Bob Goldstein

有一種哺乳，叫做自殺式哺乳。

撰文|栗子

審校|clefable

有種動物在生下小孩之後，竟會開始融化自己的重要器官，並加速奔向死亡。

那是一種蠕蟲，名叫秀麗隱杆線蟲（Caenorhabditiselegans）。先前，科學家們觀察到它們這種無異於自殺的行爲，只以爲是患上了與衰老有關的疾病，不覺得有什麼特別的意義。

不過現在，來自倫敦大學學院的研究團隊發現，線蟲做出這樣的犧牲，是爲了給幼崽輸送有營養的“母乳”，幫助它們存活下去。最近，科學家們把這項研究發表在《自然·通訊》雜誌上。

那不是沒用的分泌物

與其他許多動物相比，秀麗隱杆線蟲的“母親”十分特殊。

它們雖然產下了幼崽，卻不是通常意義上的雌性。嚴格說來，秀麗隱杆線蟲這個物種中根本沒有雌性，除了極少數是雄性之外，都是雌雄同體，兼有雌性和雄性的生殖器官。

特殊的“母親”就是指這些雌雄同體的線蟲。你或許已經想到，它們是自己給自己授精然後產子的。由於每隻線蟲體內儲存的精子數量有限，用完時生殖活動也就結束了，剩下100多個未受精的卵母細胞。

更奇怪的是，線蟲母親停止生育之後，便開始從陰門（也就是生殖孔）處分泌出卵黃。開頭提到的“母乳”指的就是它。

卵黃從線蟲母親的陰門排出 （圖片來源：University College London）

科學家之所以能觀察到卵黃排出，是因爲他們事先用綠色熒光蛋白標記了卵黃原蛋白（vitellogenin，構成卵黃的蛋白），以追蹤卵黃的去向。哪裏有綠色熒光，哪裏就有卵黃。研究團隊看到，綠色熒光出現在幼蟲的腸腔裏，這就表示幼蟲真的攝取了來自母體的“卵黃奶”（yolk milk）。

通過檢測熒光出現的位置，科學家還發現：線蟲排出的卵黃有一部分是遊離的，另一部分則是藏在未受精的卵母細胞裏。研究團隊推測，這些卵母細胞也參與了母乳的運輸，可能充當了母親給嬰兒餵奶的奶瓶。實驗也證明，不論是遊離的卵黃還是卵母細胞攜帶的卵黃，都會被幼蟲消耗。

那麼，線蟲寶寶喫了卵黃奶又會怎樣呢？

科學家決定測試一番：實驗組把剛產完卵的母親立刻移出培養皿（無法向幼蟲提供母乳），而對照組則讓產卵後的線蟲母親繼續留在培養皿上。48小時後發現，用卵黃餵養的幼蟲明顯生得更長。而當團隊把培養皿裏剛產完卵的線蟲母親，換成無法正常生產卵黃奶的替身母親時，幼蟲也不如母親正常哺乳時生得長。

　　左邊實驗爲移走線蟲母體，右邊實驗爲將線蟲母體換爲無法正常哺乳的“替身”；灰色爲母體正常向幼蟲哺乳的對照組，藍色爲實驗組，生長較緩；縱軸爲幼蟲身長，單位微米（圖片來源：原論文）

這就是說，卵黃奶的確能夠幫助線蟲的幼蟲茁壯生長。甚至當幼蟲“斷奶”改爲食用大腸桿菌之後，曾經喫過母乳的那些個體，依然比其他同類長得更快。

看到這裏，你可能想問：生得快生得長，有什麼用呢？

科學家說，當秀麗隱杆線蟲剛剛來到一片新領地，它們會開始快速地繁殖。這也意味着，線蟲種羣將迅速消耗新領地的食物，隨後可能出現資源不足的情況。此時，得到母乳餵養的幼蟲，相當於贏在了起跑線，可能比其他同伴更有機會活下去。

母親把器官變成了乳汁

只是，幼蟲盡情享用乳汁的時候，可能不會想到，它們的母親是在用生命哺乳。

或許你還記得，秀麗隱杆線蟲的母乳是卵黃。但要排出這種營養豐富的乳汁，母親就必須通過自噬作用消化掉自己的腸道，用構成腸道的那些物質來合成卵黃。也就是說，線蟲母親是把自己的重要器官轉化爲卵黃，才爲幼蟲的生長提供了充足的營養。

這樣的哺乳行爲，會對母體造成嚴重的傷害。腸道萎縮自不必說，卵黃分泌導致脂蛋白在細胞外堆積，危害也同樣不可小視。這些都是與衰老相關的病症，也可以叫“老年病”。

包含以上兩種疾病，科學家一共在線蟲母親身上觀察到了5種“老年病”。他們驚訝地發現，這些疾病不是在線蟲的生命快到盡頭時纔開始出現的，而是早就出現了：

一隻雌雄同體的秀麗隱杆線蟲，壽命通常在20天左右。在第3~4天，科學家已經能在線蟲身上觀察到這5種疾病，而這個時間與它們耗盡體內精子、停止生殖的時間基本吻合。

5種疾病在第10~12天達到最嚴重的程度，由上至下：咽部腐爛、性腺萎縮、子宮腫瘤、假體腔脂蛋白積聚、腸道萎縮（圖片來源：10.1016/j.cub.2018.06.035）

由此科學家推測，線蟲喫掉自己的腸道這件事，或許不止是機體老化過程中患上的“老年病”，更有可能加速線蟲的衰老，縮短它們的壽命。

如何才能延長壽命

想到這裏，科學家便把目光轉向了線蟲體內操控這個自噬過程的機制：胰島素/胰島素樣生長因子信號（IIS）通路。他們的思路是，一旦破壞了這個通路的運轉，就可能延長線蟲的生命。

此前已有其他研究團隊，通過基因編輯來抑制IIS通路，最高把秀麗隱杆線蟲的壽命延長到了原來的10倍。也就是說，通常只能活3-4周的線蟲，在基因改造後擁有了數月的壽命。

結合此次新的研究成果，科學家認爲線蟲壽命得以延長，很有可能是因爲抑制了卵黃奶的合成，也就抑制了腸道的萎縮和脂蛋白的堆積，這些變化讓線蟲能夠健康地生活。反過來說，線蟲喫掉自己的腸道，很可能是導致壽命縮短的行爲。

那麼，大自然爲什麼會替秀麗隱杆線蟲選擇這樣一種“折壽”的行爲？科學家提出了一種可能性：自殺式哺乳雖然不能增加自身的適應性，但有助於增加整個線蟲種羣的適應性，所以纔在自然選擇的長河裏保存了下來。

至於學界爲何如此關心秀麗隱杆線蟲的壽命，並利用它們來研究衰老相關的問題，還在於這種動物既有簡單的生理結構，又與人類有許多相似之處。

圖片來源：Unsplash

比如，IIS通路不只是線蟲纔有，也存在於人類和許多其他動物體內，且和衰老相關。長久以來，科學家一直希望能從線蟲身上找到幫助人類延長壽命的方式。

從這個角度上說，一旦確定了抑制IIS能幫助線蟲延長壽命，只是因爲阻礙了線蟲特殊的自殺式哺乳行爲，那這種控制衰老的思路也許很難推廣到人類身上。

但這次發表研究成果的團隊也沒有放棄，他們相信線蟲身上還有許多和衰老相關的機制，等待人們去挖掘，並最終爲人類帶來福音。

原論文：

https：//www.nature.com/articles/s41467-021-25821-y

參考鏈接：https：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982218308261#fig1

https：//onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/j.1474-9726.2007.00348.x

https：//www.independent.co.uk/news/science/nematode-worm-mothers-milk-research-b1932841.html