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    環球科學 06-27

    夜深了,它們又要在你臉上交配了

    圖片來源:Smith et al. Molecular Biology and Evolution ( 2022 )

    它每小時可以在人臉上移動大約 1 厘米。聽起來速度不快,但它還是努力邁著小短腿,穿梭于各個毛囊之間,尋找伴侶,制造下一代 ……

    撰文 | 栗子

    審校 | clefable

    你以為你是獨自躺在床上,但其實你從不孤單。

    人類的臉上、耳道里、乳頭上 …… 許多地方都適合螨蟲定居。其中一種陪伴你的螨蟲叫毛囊蠕形螨(Demodex folliculorum),它們白天靜靜地睡著,可一到夜里就活躍起來,不光享受著死皮細胞組成的自助餐,還在我們的毛囊里交配、產卵,一代又一代過著幸福的日子。

    通常情況下,毛囊蠕形螨很少對人體造成傷害。但在免疫功能低下的人群中,這種螨蟲的數量更容易增加,有可能超出與人類和諧共存的正常水平。當毛囊蠕形螨大量存在時,它們就有機會制造皮膚問題,引發毛囊蟲?。╠emodicosis)。

    而現在,科學家們第一次對這種螨蟲的 ** 基因組 ** 進行分析,然后找到了夜間有利于它們交配的一些關鍵因素,并且發現毛囊蠕形螨越來越離不開人類了。

    為什么要在晚上?

    毛囊蠕形螨,只能在人類的皮膚里生活。它們的生命很短暫,大多只有 14-16 天,假如以 3 周來計算,(聯合國 2019 年估計的)人類預期壽命 72.6 年里,這種螨蟲可以繁衍超過 1200 代。其中,也包含了許多遺傳和變異的線索,可以用來解釋它們的生活習性。

    英國班戈大學的研究人員吉爾伯特 · 史密斯(Gilbert Smith)和他的同事,想要提取一些毛囊蠕形螨出來仔細研究。但這種生物的體長僅有 0.3 毫米左右,而且幾乎和人類的皮膚融為一體,提取的樣本中很容易混入人類或一些微生物的 DNA。研究團隊借助某種去黑頭工具,從人的前額和鼻翼當中分離出了 250 只毛囊蠕形螨。

    然后,科學家對這些螨蟲的細胞核基因組和線粒體基因組都進行了 DNA 測序。結果發現,毛囊蠕形螨缺少一些紫外線防護基因。例如,不少動物體內存在 hutH 基因,這個基因編碼的酶,能把氨酸轉化成尿刊酸(urocanate),后者可以吸收紫外線,毛囊蠕形螨卻沒有這個基因;在螨形目的其他物種身上,體現出了組氨酸降解中的另一個步驟(把 L- 組氨酸和 L- 谷氨酸相連),而毛囊蠕形螨體內也沒有。這樣看來,難以抵抗紫外線,可能就是它們晝伏夜出的一個原因。

    另外,在毛囊蠕形螨調節晝夜節律的通路中,缺少一個 timeless 基因。這會讓負責節律重置的感光蛋白 CRY 難以被降解,因此毛囊蠕形螨不會被日光喚醒,白天就是它們的睡眠時間了。

    人體可以產生褪黑素(圖片來源:Unsplash)

    不止如此,毛囊蠕形螨與其他動物相比,還少一個基因 AANAT,令它無法合成褪黑素。但需要注意的是,到了夜間人類宿主會生產褪黑素,且在黎明時分的含量很高;而毛囊蠕形螨擁有褪黑素的受體,所以有機會利用人體組織制造的褪黑素,為自身的運動和交配提供充足的動力。

    這也解釋了,為什么夜間才是毛囊蠕形螨最歡快的時段。它們會在不同的毛囊之間走來走去,尋找異性結對,然后盡情地繁衍。若是等到天亮,動力來源可能就消失了。

    它離不開人類了?

    除了交配所需的動力,科學家還探討了螨蟲的性器官。毛囊蠕形螨的生殖器與其他螨蟲有所不同,位置明顯靠前。更重要的是,雄性的陽莖長在背上,并指向前方,這代表交配時雄性可能需要在雌性的下面,并且雙方都緊貼人的毛囊時才能進行。

    圖片來源:原論文

    研究團隊認為,這與眾不同的構造和同源異形基因(Hox 基因)有關,那是一組專門負責調控生物形體的基因。以果蠅為例,觸角和腿是同源結構,但有些 Hox 基因可以將二者的發育區分開,假如相關 Hox 基因發生突變,本該長出觸角的位置就可能生出腿來。

    而科學家在毛囊蠕形螨的 DNA 序列中發現,一個名叫 abd-A 的基因不存在,abd-B 基因存在且方向沒反,兩者都是 Hox 基因。結合過往研究對這兩個基因的功能描述,團隊推測,毛囊蠕形螨生殖器的特殊位置和朝向,可能就是 abd-B 基因在 abd-A 基因缺失時的杰作。

    當然,這種螨蟲獨特的身體結構,不止體現在性器官上。它們的腿部結構極為簡單,僅靠 3 個肌細胞提供動力,而這 3 個細胞與其他部位的細胞比起來,尺寸巨大——研究者意識到,這大概又是缺少某些基因的結果。觀察基因組后,他們的確發現毛囊蠕形螨缺少了 21 個與細胞形態發生(cell morphogenesis)相關的基因,這些基因會影響細胞的形狀,也影響組織的形態。

    在科學家眼中,毛囊蠕形螨的生活中沒有天敵的威脅,又缺少競爭對手。在與世隔絕的環境里,它們很少能遇到其他種類的螨蟲,要做的幾乎只有適應人類皮膚中的環境。也許正因如此,這種螨蟲的基因組越來越簡約," 不必要 " 的基因一個個被丟棄了。

    研究團隊發現,在毛囊蠕形螨的基因組當中,編碼蛋白質的基因僅有 9707 個,這個數據在已測序的泛節肢動物中是最少的。換句話說,它們可以用最少的蛋白質生存下來。

    圖片來源:Unsplash

    不僅是不必要的基因和蛋白質,不必要的細胞也逐漸被省去。一只毛囊蠕形螨擁有的細胞數量,在檢測過的節肢動物中也是最少的,甚至不及果蠅的 1/500。3 個細胞組成的腿,就是一個鮮明的例子。

    通常,對節肢動物來說,成蟲的體細胞數量是最多的,比之前的任何一個階段都要多。但毛囊蠕形螨卻不是這樣,在它發育為成螨之前的若螨時期,細胞數便達到巔峰,而后開始下降。除了腦部,幾乎所有部位的細胞都會減少。

    科學家認為,這些線索都指向了一種趨勢:毛囊蠕形螨正在從體外寄生蟲轉變為內共生體。換句話說,它們在適應人體環境的過程中,拋棄越多的基因、蛋白質和細胞,就越離不開人類,甚至可能與人類合而為一。我們體內的線粒體,或許也是這樣來的。

    另一方面,世外桃源里的毛囊蠕形螨,幾乎遇不到外來的配偶,也就無法給基因池注入新的基因,演化的路很可能變成一條死路。

    還能好好共存嗎?

    不過,在毛囊蠕形螨跟人類融為一體之前,我們可能還是要把它們視為皮膚里的蟲子。

    全世界可能有超過 90%的人類,都攜帶毛囊蠕形螨。在新生兒身上沒有發現過它們的蹤跡,但出生后不久便有了,很可能是在母乳喂養過程中獲得的——畢竟乳頭是這種螨蟲常見的棲息地之一。毛囊蠕形螨會在人的皮膚里深深地扎根,想清除是不大可能的。

    不過,研究團隊還是給了我們一個好消息。從前,有不少研究者認為,毛囊蠕形螨沒有肛門,因此它們一生中積累的糞便,都會在死后排放出來,因此引發人類的皮膚炎癥。但科學家這一次發現,這些小蟲其實有肛門。他們覺得,把太多的皮膚問題都歸咎到毛囊蠕形螨頭上,或許有失公允。至少,它們還可以替人類去除死皮。

    睡前請勿提醒自己,臉上有無數小蟲在快樂。

    以上內容由"環球科學"上傳發布

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