“恐怖分子”和“守护者”，都在这种“生物工程师”的家族里
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常见的线虫（图片来源：pixabay）
图片上的生物，细细的、长长的，看起来非常像蚯蚓，那么这种生物是蚯蚓的幼虫吗？
其实这种生物叫做线虫，虽然形态上看起来像小一号的蚯蚓，但它与蚯蚓之间有着很大的差别。在它的庞大家族里，有令人头疼的“恐怖分子”，也有人们离不开的的“生态守护者”。
线虫，蚯蚓，四个大不同
蚯蚓与线虫的对比（图片来源：Hippopx）
从蚯蚓与线虫的对比图中我们就能看出，最明显的差异之一是它们的身体形状和结构。相比于线虫，蚯蚓体型更为肥硕，全体由多数环节组成，有明显的头和尾，体表具刚毛；而线虫有一个长的、圆柱形的身体，像线一样又细又长，身体两侧对称，体表光滑不分节。
除此之外，它们之间还有一些其它的差别。
它们的食谱不同，蚯蚓是杂食动物，而线虫体型更小，属于微型。所以蚯蚓可以进食包括树叶、植物根系和其他土壤生物在内的有机物，而线虫进食土壤中的细菌、真菌和其他小型生物。
它们的繁殖策略（或者说性别搭配）不同。蚯蚓是雌雄同体的，同时拥有两套性别的生殖器官。这也就造就了一种独特的繁殖方式，蚯蚓会与另一个体交配并交换精子，每个个体都会产生含有受精卵的茧。而线虫则是常见的雌雄个体交配产生后代的方式。
当然，蚯蚓与线虫在分类地位上也大不相同。蚯蚓属于无脊椎动物中的环节动物门，而线虫则属于线虫动物门，二者之间差了十万八千里。
由此可见，线虫不是小一号的蚯蚓。
线虫界的标杆——秀丽隐杆线虫
说起线虫，我们不得不提及一个大名鼎鼎的线虫明星，重要的模式生物—秀丽隐杆线虫。
秀丽隐杆线虫（图片来源：pexels）
秀丽隐杆线虫能成为发育生物学、神经生物学、基因功能研究等领域重要的实验生物，很大一部分原因是在1963年南非生物学家Sydney Brenner对线虫的相关研究掀开了新篇章。如果说，在线虫将近2万个蛋白编码基因中有60-80%和人类同源，你会不会有点吃惊？但事实如此，作为第一个被完整测序的多细胞真核生物，线虫给人类带来的一种新的可能性。（其幼虫阶段可脱水98%，与三体人都有共性）
比如，以线虫为载体第一次讲清楚了细胞凋亡、RNA干扰和microRNA等生命现象和机制。就连胰岛素样信号通路，其作为第一个影响寿命的信号通路，也是首先在线虫中介绍，后来在许多其它物种上被证实。
基于对线虫的研究，许多科学家也因此获得了诺贝尔奖这一科学界的最高荣誉。
2002年诺贝尔生理学或医学奖由英国科学家悉尼·布伦纳、约翰·苏尔斯顿和美国科学家罗伯特·霍维茨获得。他们以构造简单的线虫为研究对象，在观察线虫的细胞生长分化过程中，发现多个能够调控器官发育与细胞程序性死亡的基因；并且证明包括人类在内的高等生物体内也有相对应的基因存在。
2006年生理或医学奖授予了美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛，他们利用线虫阐明了RNA干扰的机制。
2008年化学奖的获得者之一，美国科学家马丁·查尔菲则把绿色荧光蛋白用在了线虫的研究中作为“基因标签”。
线虫中的“恐怖分子”
看到秀丽隐杆线虫对我们起了这么大的作用，我们不禁会想，在生活中见到的线虫是否会像实验室中的秀丽隐杆线虫一样对我们有重要作用呢？
事实可能与你想象的有些出入。
很多事情都有两面性，线虫也不例外，线虫中既有对我们造成巨大危害的“恐怖分子”，也有我们人类的“守护者”。我们先讲一下线虫中的“恐怖分子。
首先是大名鼎鼎的蛔虫。我们小时候可能会吃过一些类似窝头的糖，当然，我们可能不理解这些糖是用来做什么的。实际上这是一种专门用来驱除蛔虫的药物。
蛔虫属于线虫动物门，是线虫的一种。蛔虫是一种寄生虫，可使人类感染，患蛔虫病。蛔虫病是全球范围内最主要的蠕虫感染，根据专业机构统计，全世界每年大约有8.07-12亿人感染蛔虫。得了蛔虫病之后，患者会出现恶心、腹痛、营养不良等症状，有些病症若不及时就医，还会导致生命危险。
蛔虫的生活史（图片来源：《普通生物学》）
还有一种线虫中的“恐怖分子”，会对森林造成毁灭性危害，这就是松材线虫。
松材线虫病是全球森林生态系统中，最具危险性毁灭性的病害之一，具有极强的传染性，被称为松树的“癌症”。自然状态下，单株的松科植物一旦感染该病，最快40多天即可枯死，三至五年内即可使整片松林毁灭。（点击看0.001米的现实版“水滴”毁灭松林 ）
感染松材线虫病的松树正濒临死亡，呈现出“红绿相间“的尴尬色彩（图片来源：中国林业信息网）
松材线虫病的自然传播需要借助媒介昆虫的活动，比如松褐天牛和云杉花墨天牛等。这些媒介昆虫从罹病木中羽化时携带松材线虫，在补充营养和产卵时传播到健康松树上，侵染其他松树。
松材线虫病的侵染循环（图片来源：《中国绿色时报》）
线虫中的“守护者”
这些线虫中的“恐怖分子”看起来让我们毛骨悚然，不过别担心，这些“恐怖分子”只是线虫中的一小部分，对于大部分线虫来说，它们完全可以称的上是我们的“生态守护者”。
线虫是地球上数量最大的动物群体，各种线虫的数量加起来占地球所有生物的80%，不只数量庞大，线虫的种类也繁多。到目前为止，已有超过25000多个被记录的物种，而总数估计有100多万种。线虫分布广泛，几乎所有类型的土壤中都能发现他们的痕迹。
土壤中的线虫（图片来源：Piqsels）
这些土壤中的线虫通过取食真菌、细菌，促进有机质分解、养分转化和能量传递。对于土壤中的肥料，线虫则充当起“催化剂”的作用，线虫通过取食与非取食过程调控微生物群落的生物量、数量以及群落结构组成, 释放固持在微生物体内的碳和氮, 促进土壤生态系统养分循环, 提高地上植物生产力。
线虫在土壤食物网中占据的营养级和能量通道（图片来源：《线虫区系分析指示土壤食物网结构和功能研究进展》）
土壤中的线虫不仅对土壤功能有重要作用，还对农业害虫有很好的防治作用。这类线虫叫做昆虫病原线虫。
害虫也有天敌吗？有，昆虫病原线虫就是地下害虫的一种生物天敌。它的优势在于寄主广泛，对地下和钻蛀性害虫防治效果好。并且其消化道内携带有病原菌，当它从昆虫消化道或体壁侵入昆虫寄主体内后，共生菌从线虫体内释放出来，在昆虫血液内增殖，最终使寄主昆虫感染病原杆菌患败血症而死亡。
由此可见，大部分线虫，是我们人类忠实的“守护者”。
结语
对人类来说，对待线虫这个善恶物种的集合体时，我们应该防治线虫中的“恐怖分子”，保护线虫中的“守护者”。这样，线虫便会是我们的“好朋友”。
其实我们要寻找的，是一种相互制衡的状态。在土壤生态系统中，线虫与真菌、细菌既是取食与被取食的关系，同时又是寄生和被寄生关系，植物、土壤、土壤生物之间相互影响、相互制约，共同维护着土壤的生态平衡。
在了解完线虫的故事后，你对线虫的印象是否刷新了呢？土壤是我们赖以生存的地方，让我们与线虫一起守护我们共同的土壤吧！
守护我们的土壤（图片来源：veer图库）
参考文献：
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[6] Cox LM, & Blaser MJ. (2013). Pathways in microbe-induced obesity. Cell metabolism, 17(6), 883–894.
作者：常亮1 李春波1,2 张晓珂3 吴东辉1
作者单位：
1.中国科学院东北地理与农业生态研究所
2.沈阳师范大学
3.中国科学院沈阳应用生态研究所
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