據外媒報道，密歇根大學生命科學研究所的一項新研究表明，一種被廣泛應用於生物學研究的線蟲，儘管沒有類似耳朵的器官但卻能感知並對聲音做出反應。這些發現於2021年9月22日發表在《Neuron》上，這為研究聽覺背後的遺傳機制提供了一種新的生物學工具。
在生命科學研究所Shawn Xu的實驗室里，研究人員已經利用秀麗隱桿線蟲研究感覺生物學超過15年了。當他的實驗室開始這項工作時，這些毫米長的線蟲被認為只有三個主要感官：觸覺、嗅覺和味覺。
Xu的實驗室已經證實，線蟲雖然沒有眼睛但仍能感知光線，並且在運動時也能感知自己的身體姿勢（也被稱為本體感覺）。
LSI研究教授、該研究的資深作者Xu說道：“只是少了一個主要感覺–聽覺。但聽覺不同於其他的感官，其他的感官在其他動物門中廣泛存在。它只在脊椎動物和一些節肢動物身上發現過。因此，絕大多數無脊椎動物被認為對聲音不敏感。”
然而科學家們發現，線蟲對空氣傳播的聲音的反應範圍在100赫茲到5千赫茲之間，這一範圍比一些脊椎動物能感知的範圍還要寬。當播放這個範圍內的一種音調時，線蟲會迅速離開聲音的來源，這表明它們不僅聽到了音調還能感知它的來源。
研究人員進行了幾項實驗以確保線蟲對空氣傳播的聲波做出反應，而不是蠕蟲棲息的表面振動。Xu認為，線蟲不是通過觸覺“感受”振動，而是通過充當一種全身耳蝸來感知這些音調。耳蝸是脊椎動物內耳中充滿液體的螺旋狀空洞。
線蟲有兩種類型的聽覺神經元，它們跟線蟲的皮膚緊密相連。當聲波撞擊到線蟲的皮膚時，它們會振動皮膚，這反過來可能會導致線蟲體內的液體振動，就像液體在耳蝸中的振動一樣。這些振動激活了線蟲皮膚上的聽覺神經元，然後將振動轉化為神經脈衝。
由於這兩種神經元分佈在線蟲身體的不同部位，線蟲可以根據哪個神經元被激活來探測聲源。這種感覺可以幫助線蟲探測和躲避捕食者，許多捕食者在捕獵時發出可聽見的聲音。
這項研究提出了一種可能性，即其他無耳但有柔軟身體的動物可能也能感知聲音。
“我們的研究表明，我們不能僅僅假設沒有耳朵的生物就不能感知聲音，”Xu說道。他是密歇根大學醫學院的分子和綜合生理學教授。
雖然線蟲的聽覺確實跟脊椎動物的聽覺系統有一些相似之處，但這項新研究揭示了與脊椎動物或節肢動物感知聲音的重要區別。
“基於這些存在於分子水平的差異，我們相信聽覺可能已經在不同的動物門中多次獨立進化。我們知道脊椎動物和節肢動物的聽覺看起來非常不同，”Xu說道。
“現在，對於秀麗隱桿線蟲，我們發現了另一種不同的感覺功能的途徑，表明收斂進化。這與查爾斯·達爾文提出的視覺進化形成了鮮明的對比，而視覺進化在相當早的時候就發生了且可能只有一次是與一個共同的祖先發生的。”
現在秀麗隱桿線蟲的所有主要感官都已被觀察到，Xu和他的同事們計劃進一步研究驅動這些感官的遺傳機制和神經生物學。
他說道：“這為研究聽覺和整體機械感覺打開了一個全新的領域。有了這個新的聽覺，我們現在已經完全確定線蟲的所有初級感覺都存在，使它們成為研究感覺生物學的一個特殊模型系統。”