Məlumat

Bu qurdlar arasında fərq nədir: Caenorhabditis elegans və Eisenia fetida?

Bu qurdlar arasında fərq nədir: Caenorhabditis elegans və Eisenia fetida?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mən qurd kompostunu sevirəm (qırmızı qurdlardan istifadə edirəm), lakin bunun nə qədər oxşar və ya fərqli olduğunu düşünürəm. Caenorhabditis elegansEisenia fetida var?


Caenorhabditis elegans nematoddur. Eisenia fetida aneliddir. Onların hər ikisi lofotroxozoanlardır (daha dəqiq desək, troxozoanlar).

Ayrılıq vaxtı

Michael Lynch-ə görə, Annelida və Nematoda arasında hər yerdə təxminən 41 amin turşusu əvəzedicisi var. Linçin məlumatlarına görə, mən bu fərqin təxminən 100 milyon ilə bərabər olduğunu təxmin etdim.

Buna görə də molekulyar təkamül sürətinin sabit olduğunu fərz etsək, onların ortaq əcdadları təxminən 100 milyon il əvvəl yaşamışlar.

Anatomiya üzrə fərq

Nematodlarda psevdokoelom, annelidlərdə isə eukoelom var. Buna görə nematodların damar qan sistemi yoxdur. Bununla birlikdə, annelidlərdə bir var. Nematodlarda da annelidlərdə olan dairəvi əzələ təbəqəsi yoxdur. Bu əzələ təbəqəsi annelidlərə bədənlərini qısaltmaq və uzatmaqla hərəkət etməyə imkan verir.

C. elegans xüsusilə qadın cinsi yoxdur. Yalnız erkək qurdlar və hermafrodit qurdlar var. Yalnız kişi digər qurdları dölləyə bilər.

E. fetida hermafroditdir və onlardan ikisi bir-birini mayalandıra bilir.


Nematodda sink və kadmium biologiyasına dair fikirlər Caenorhabditis elegans ☆

Sink alverində və homeostazda vasitəçilik edən dörd CDF ailəsinin sink daşıyıcısının rolunu təsvir edin. Caenorhabditis elegans.

Yüksək sink və kadmiuma cavab olaraq transkripsiya tənzimləmə mexanizmlərini nəzərdən keçirin C. elegans.

Sink biologiyasının hüceyrə taleyinin təyin edilməsinə təsir etdiyi iki hadisəni təsvir edin C. elegans inkişaf.

Sink və kadmium toksikliyinə qarşı həssaslıq və müqavimətin genetik analizini ümumiləşdirin.

Sinkin vizuallaşdırılması və miqdarının ölçülməsi üsullarının nəzərdən keçirilməsi C. elegans.


Fon

Həssas olmayan döyüş sursatlarının (HM) tarixini 1978-ci ilin iyununa qədər izləmək olar, o zaman ABŞ Müdafiə Nazirliyi (DoD) və Enerji Departamenti (DOE) bəzi tipik qurğularda həssas olmayan yüksək partlayıcı maddələrin və yanacaq maddələrinin faydalılığını öyrənmək üçün birgə səy göstərməyə razılaşdılar. DoD adi silah sistemləri [1, 2]. Adi hərbi sursatlardan fərqli olaraq, IM-lər zərbə, istilik və ya yanğın səbəbindən partlamağa meylli deyil və beləliklə, istehsal, daşınma, saxlama və sınaq, təlim və hərbi əməliyyatlar üçün istifadə zamanı peşə işçilərinin və əsgərlərin təhlükəsizliyini artırır [2]. 2010-cu ildə ABŞ Ordusu IMX-101-i (Həssas olmayan Mühərriklər Partlayıcı 101-in abreviaturası) bütün altı meyardan, yəni parça zərbəsi, formalı yük reaktivinin təsiri, yavaş bişirmə, sürətli bişirmə kimi qəbul edilən ilk IM formulası kimi təsdiq etdi. , güclü partlayıcı maddələrə çoxsaylı güllələr və simpatik detonasiya [3].

IMX-101-ə məruz qalma ilə bağlı potensial insan sağlamlığı və ətraf mühit risklərini tam xarakterizə etmək üçün IMX-101 və onun üç tərkib hissəsi ilə çoxlu toksikoloji və ekotoksikoloji tədqiqatlar aparılmışdır: 2,4-dinitroanizol (DNAN, 2,4,6-nı əvəz edir). trinitrotoluen və ya TNT), 3-Nitro-1,2,4-Triazol-5-Bir (NTO, 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazasikloheksan əvəz edir, həmçinin Tədqiqat Departamenti formula X və ya RDX kimi tanınır), və nitroquanidin (NQ) (kimyəvi strukturları üçün Şəkil 1-ə baxın). In vivo (kəskin, yarımkəskin və subxroniki məruz qalmalar daxil olmaqla) və in vitro toksiklik testlərinin nəticələri göstərir ki, DNAN [4] orta dərəcədə toksikliyə malikdir, NQ [5] və NTO [6] isə müxtəlif fizioloji, histopatoloji xəstəliklər üçün heç bir toksikliyə malik deyil və ya azdır. , siçovullar, siçanlar və dovşanlar kimi məməli gəmiricilərdə reproduktiv, inkişaf, genotoksiklik və mutagenlik son nöqtələri. 14 günlük yarımkəskin toksiklik tədqiqatında DNAN dişi siçovullarda anemiya və hepatosellüler zədələnməyə və kişi siçovullarda hiperalbuminemiyaya səbəb olmuşdur [7]. Başqa bir 90 günlük subxronik tədqiqatda, DNAN-ın ağızdan gavajı ən yüksək dozada (80 mq/kq/gün) ölümlə nəticələndi və sinir-əzələ funksiyalarının dəyişməsi (neyrotoksiklik), anemiya, dalaq böyüməsi, hemosideroz və ekstramedulyar hematopoez daxil olmaqla digər ölümcül təsirlərə səbəb oldu. bunların hamısı qanı hədəf orqan kimi göstərirdi), həmçinin testislərin toksikliyi testislərin və epididimidlərin kütləsinin azalması, seminifer boruların degenerasiyası və kişilərdə epididimal aspermiya kimi özünü göstərir [7]. 120 və 150 ​​mq DNAN/kq birdəfəlik tətbiqi 2 həftəlik erkək Yapon bildirçinlərində (müvafiq olaraq 1/5 və 5/9 dozalı bildirçinlərdə) ölümə və sağ qalan bildirçinlərin hamısında kataraktaya səbəb olmuşdur [8]. Başqa bir araşdırma göstərir ki, DNAN hamiləlik zamanı 2 həftə ərzində 5, 15 və 45 mq/kq/gün dozada qəbul edilən hamilə siçovullarda ananın reproduktiv toksikliyini, embrion toksikliyini və dölün teratogenliyini induksiya edə bilər [9]. NTO üçün narahatlığın əsas təsiri siçovullarda və siçanlarda həm subxronik, həm də genişləndirilmiş bir nəsil reproduktiv toksiklik testlərində müşahidə olunan testis toksikliyidir [10,11,12,13]. NTO 1000 mq/kq/gün-ə qədər olan dozalarda siçovullarda estrogen və ya antiandrogenik endokrin pozucu [14] və ya neyrodavranış [10] təsir göstərmir. Reddy və başqaları. [15] in vitro və in vivo genotoksiklik testlərinin batareyasından istifadə edərək NTO-nun genotoksik olmadığını aşkar etdi. NTO-nun aşağı toksikliyi onun elektron qəbul etmə xüsusiyyətinin aşağı olması ilə əlaqələndirilə bilər ki, onun həm tək elektron, həm də iki elektron ötürücü flavofermentlərlə reaksiya göstərməsi göstərilir [16].

Üç IMX-101 komponentinin 2D strukturları

Üç İM komponentinin ekotoksikoloji qiymətləndirilməsi əsasən su orqanizmlərində aparılmışdır. DNAN metanogenləri, nitrifikasiya edən bakteriyaları və Aliivibrio fischeri 50% inhibitor konsentrasiyası ilə (IC50) 41-57 μM arasında dəyişir, lakin aerob heterotroflara (IC) daha az maneə törədir.50 > 390 μM) [17]. Dodard və başqaları. [18] DNAN üçün aşağıdakı ekotoksikliyi müşahidə etdi: 50% təsir konsentrasiyası (EC50) 72 saat ərzində 4,0 mq/L Pseudokirchneriella subcapitata (yaşıl yosun) artımı, 19-d üçün 7 mq/kq Lolium perenne (çovdar) böyüməsi, 30 dəqiqə ərzində 60,3 mq/L A. fischeri bakteriya bioluminescence və 48 saat ərzində 31 mq/kq Eisenia andrei (torpaq qurdu) torpaqdan qaçınma və 14 gün 50% ölümcül konsentrasiya (LC)50) üçün 47 mq/kq E. andrei. DNAN-da DNT zədələnməsinə səbəb olur Daphnia carinata 48 saatlıq LC ilə50 kometa analizindən əldə edilən 15 mq/L [19]. Kennedi və başqaları. [20] DNAN-ın kəskin və xroniki toksikliyini bildirdi Pimephales promelas (fathead minnow) və iki cladoceran (Ceriodaphnia dubiaDaphnia pulex): kəskin LC50 14,2 mq/l-dən 42 mq/l-ə qədər, xroniki LC50 10 mq/L-dən > 24,2 mq/L və reproduktiv IC50 2,7 mq/L-dən 10,6 mq/l-ə qədər, ilə D. pulex ən həssas növdür. İstifadə Rana pipiens (bəbir qurbağası) sınaq orqanizmi kimi iribaşlar, Stanley et al. [21] 96 saatlıq LC müşahidə etdi50 DNAN üçün 24,3 mq/L və DNAN və NTO üçün müvafiq olaraq 2,4 mq/L və 5,0 mq/L olan 28 günlük ölüm LOEC (ən aşağı müşahidə olunan təsir konsentrasiyası). Bununla belə, 28 günlük ekspozisiyaların heç birində nə tadpolun inkişaf mərhələsinə, nə də böyüməyə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərməmişdir [21]. NQ balıqlar üçün aşağı kəskin toksikliyə malikdir, o cümlədən göy qurşağı alabalığı (Ongorhynchus myisi), şişbaş minnows, kanal yayın balığı (Ictalurus punctatus) və mavi gilələr (Lepomis macrochirus), onurğasızlar, o cümlədən su birələri (Daphnia magna), amfipodlar (Hyallela aztecaGammarus mənfi), midge sürfələri (Paratanytarsus dissimilis) və su qurdları (Lumbriculus variegatus) və yosunlar (Selenastrum capricornutum) suda həll olma həddi səviyyəsinə qədər [22]. NQ-nin xroniki toksiklik məlumatları Azərbaycanda müşahidə olunmayan mənfi təsir səviyyəsini (NOAEL) 260 mq/L və ən aşağı müşahidə olunan mənfi təsir səviyyəsini (LOAEL) 440 mq/L göstərir. C. dubia [23], LOEC 2030 mq/L və müşahidə oluna bilməyən təsir konsentrasiyası (NOEC) 1050 mq/L (ümumi uzunluqda erkən həyat mərhələsinin azalmasına əsaslanaraq) yağlı baş minnows [23] və doymuşa qədər göy qurşağı alabalığı üçün zəhərli deyil [23] 22, 23].

Laboratoriyamızda davam edən araşdırmalardan əldə edilən digər məlumatlar göstərir ki, DNAN, NTO və NQ, o cümlədən, piy başlı minnow sürfələri [24], şirin su amfipodu da daxil olmaqla orqanizmləri sınaqdan keçirmək üçün müstəqil toksiklik yaratmışdır. Hyallela azteca (Lotufo və başqaları. Nəşr olunmamış məlumatlar) və yer qurdu Eisenia fetida (Gong et al. Nəşr olunmamış məlumatlar). Dərc edilmiş nəticələrlə razılaşaraq, məlumatlarımız həmçinin göstərdi ki, DNAN və NTO IMX-101 tərəfindən törədilən toksikliyin əksəriyyətini təşkil edir və DNAN NTO-dan daha zəhərlidir. Buna baxmayaraq, üç IM tərkib hissəsi üçün fəaliyyət rejimi nəticələri yalnız indi ortaya çıxmağa başlayır, məsələn, balıq növlərində [24, 25], lakin əhəmiyyətli bilik boşluğu qalır. Bu bilik boşluğunu doldurmaq üçün biz İM tərkib hissələrinin toksikoloji mexanizmlərini araşdırmaq üçün hazırkı toksikogenomik tədqiqata başladıq, burada üç kimyəvi maddənin müxtəlif molekulyar hədəflər üzərində müstəqil hərəkət edəcəyini və müxtəlif bioloji yollara təsir edəcəyini fərz etdik. Caenorhabditis elegans. C. elegans test orqanizmi kimi seçilmişdir, çünki bu orqanizmdə toksiklik testi genetik, biokimyəvi, inkişaf və fizioloji son nöqtələri birləşdirə bilər [26]. Əlavə olaraq, C. elegans kiçik (uzunluğu 1 mm) və şəffaf bədənə, tam təsvir edilmiş inkişaf proqramına və qısa həyat dövrünə malik sərbəst yaşayan orqanizmdir [27]. Genomik tədqiqatlar üçün əhəmiyyət kəsb edən o, tamamilə ardıcıl (təxminən 100 Mb) və yaxşı şərh edilmiş (20,362 zülal kodlaması və 24,719 kodlaşdırmayan gen) genomuna malikdir ([28] həmçinin http://useast.ensembl.org/Caenorhabditis_elegans-a baxın. /Məlumat/Annotasiya). Toksiklik testlərinin nəticələrinin istifadə edildiyinə dair artan sübutlar var C. elegans genetik qorunma və fizioloji oxşarlıq səbəbindən insanlar da daxil olmaqla yüksək eukariotlarda nəticələrin proqnozlaşdırılmasıdır [29]. Məsələn, insan lizosomu ilə əlaqəli qeyri-xəstəlik genlərinin 90%-i və insan lizosomal saxlama pozğunluğu genlərinin 70%-i C. elegans homologlar [30], istifadə edərək lizosomal toksinlərin sürətli skrininqinə imkan verir C. elegans in vivo analizlər [31]. Bundan əlavə, metal duzları arasında yaxşı korrelyasiya bildirildi C. elegans ölümcüllük sıralaması və məməlilərin şifahi LD50 reytinq [32, 33]. Bütün bu xüsusiyyətlər yaradır C. elegans molekulyar hədəflərin identifikasiyası üçün əla toksikogenomika modeli, həmçinin IM birləşmələri daxil olmaqla xarakterik olmayan kimyəvi maddələrin [26, 29] sürətli risk qiymətləndirilməsi.


Mücərrəd

Kadmium geniş yayılmış zəhərli ətraf mühitə çirkləndiricidir. Proton NMR spektroskopiyası və UPLC-MS istifadə edərək, model orqanizmdən metabolik profillər əldə etdik. Caenorhabditis elegans kadmiumun ölümcül konsentrasiyalarına məruz qalır. Nə kadmium var, nə də olmadıqda metallotioninin vəziyyəti (tək və ya ikiqat) mtl nokautlar) metabolik profili əhəmiyyətli dərəcədə modulyasiya edir. Bununla belə, ştammdan asılı olmayaraq, kadmiumun təsiri sistationinin konsentrasiyasının azalmasına və ribosomal yolla sintez olunmayan peptidlərin fitokelatin-2 və fitokelatin-3-ün artmasına səbəb olmuşdur. Bu onu göstərir ki, kadmiumun aşağı səviyyələrinə ilkin cavab diferensial tənzimlənməsidir C. elegans trans-kükürdləşmə yolu, axını metionindən sistein vasitəsilə fitokelatinin sintezinə yönəldir. Bu nəticələr fitokelatin sintaza mutantlarının (ədəd-1) tək və ya ikiqat metallotionin mutantlarına nisbətən ən azı kadmiuma daha həssas böyüklük sırası idi. Bununla belə, kadmiuma qarşı əlavə həssaslıq müşahidə edilmişdir mtl-1 mtl-2 əd-1 üçlü mutant.


Nəticələr

Qrupa qoşulma üzrə təhlillər

Cədvəl 1 Y quraşdırmasından istifadə edərək ikili seçim analizləri üçün nəticələri göstərir. Məsafələr (budaq uzunluğu) qurd seçiminə təsir etmədi (Müstəqillik ki-kvadrat testi, χ 2 2 = 1.92, p = 0.382) və ya yer qurdunun seçilmə vaxtı (2 faktorlu ümumi xətti model, F2,62 = 0,08, p = 0,92). Buna görə də biz 90 təkrarı qruplaşdırdıq. Ümumiyyətlə, biz üç tipik davranış nümunəsini müşahidə etdik: Bəzi hallarda, yer qurdları dərhal başlanğıc nöqtəsindən hərəkət etdi və sürətlə seçim etdi (yəni, budaqlardan birini aşağı saldı və hədəf kameraya keçidi maneə törədən tor toxuması ilə əlaqə qurdu). , torpaq qurdları daha yavaş hərəkət edir və son seçim etməzdən əvvəl başlanğıc keçidi və bir və ya hər iki budaqı tədqiq edir, nəhayət, bəzi qurdlar heç bir seçim etməmiş, ya başlanğıc nöqtəsində hərəkətsiz qalmış, ya da tor toxumasına toxunmadan başlanğıc keçidi və budaqları kəşf etmişlər. Yer qurdları qrupları bu analizdə güclü cazibə yaratdı (>70% torpaq qurdları olan hədəf kameranı seçdi Ki-kvadrat uyğunluq testi: N = 68, χ 2 1 = 11.53, p = 0.001). Heç bir soxulcan aqreqatı olmadan keçirilən əlavə 30 sınaq Y quruluşunda heç bir qərəzlilik sübutu aşkar etmədi və sınaqdan keçirilmiş qurdların yarısı bu şəraitdə heç bir seçim etmədi (sağda = 7, solda = 8, seçim yoxdur = 15). İşğal edilmiş hədəf kamerasına üstünlük verməklə yanaşı, soxulcan aqreqatlarının olması seçim etmək üçün lazım olan vaxtı əhəmiyyətli dərəcədə artırdı (12,9±1,1 dəqiqəyə qarşı 6,7±0,5 dəqiqə, 2 faktorlu ümumi xətti model, F1,62 = 31,51, p = 0,005).

Dairəvi arenada aqreqatlara cəlbetmə də müşahidə olunub. Bu təcrübələrdə tək qurdlar ümumiyyətlə bədənin yalnız ön hissəsinin (başının) hərəkəti ilə yaxın ətraflarını kəşf etməklə başladılar və sonra mərkəzi bölgəyə doğru və ya ondan uzaqlaşdılar. Cədvəl 2-də hər bir məcmu ölçü üçün mərkəzi bölgəyə və ya arenanın kənarına çatmış təcrid olunmuş qurdların ümumi sayı və sınağı başa çatdırmaq üçün sərf olunan orta vaxt göstərilir. Beş soxulcan 45 dəqiqə ərzində nə kənara, nə də mərkəzi bölgəyə çatmadı (bu halların hər birində soxulcanlar sınaq boyu hərəkətsiz qaldılar). Quruluşun mərkəzi bölgəsində yer qurdları mövcud olduqda əhəmiyyətli dərəcədə daha çox qurd çatdı (Müstəqillik ki-kvadrat testi, χ 2 2 = 13.095, p = 0.001). Mərkəzi bölgəyə çatan soxulcanların sayı isə klaster ölçüsündən xətti asılı idi (y = 19,1×−2,73 r 2 = 0,99). Bununla belə, ilk hərəkətə qədər olan vaxtlar məcmu ölçüsünə görə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmədi (Cədvəl 2 1 faktorlu ümumi xətti model, F2,130 = 2.15, p = 0.12). Mərkəzi bölgəyə çatmağa da vaxt olmadı (1 faktorlu ümumi xətti model, F2,43 = 0,16 p = 0,85).

Qrupdan ayrılarkən təhlillər

Dairəvi arenada qrupdan ayrılan analizlər qrup üzvünün ayrılma ehtimalının zamanla dəyişdiyini və ümumi ölçüsündən əhəmiyyətli dərəcədə təsirləndiyini göstərdi. Şəkil 3a-da göstərildiyi kimi, mövcud qurdların sayı artdıqca qrupdan ayrılma ehtimalı azaldı. Sağ qalma əyrisinin təhlili (Şəkil 4a) eynilə göstərdi ki, qrupun ölçüsü artdıqda qurdların mərkəzi ərazini tərk etmə ehtimalı daha azdır (χ 2). 3 = 107, p<0.001). İlk qurdun mərkəzi bölgəni tərk etməsi üçün tələb olunan vaxt da aqreqat ölçüsünü artırdı (Oneway ANOVA, F3,116 = 54.47, p<0.001). Orta hesabla, bir soxulcan, 10 fərddən ibarət qrupdan ayrılan ilk soxulcan vaxtının 1/12-dən az müddətdə mərkəzi bölgəni tərk etdi (Şəkil 5a).

10, 40 və 90 dəqiqə ərzində 1, 2, 5 və ya 10 soxulcandan ibarət qrupları tərk edən fərdlərin müşahidə edilən (a) və gözlənilən (b) saylarının tezlik paylanması.

Birinci (a) və ikinci (b) soxulcanların 1, 2, 5 və ya 10 soxulcan qruplarından çıxması üçün sağ qalma əyrisinin təhlilinin nəticələri t0 ikinci soxulcan üçün birincinin yola düşmə vaxtıdır.

1, 2, 5 və ya 10 soxulcan qrupu üçün birinci (a) və ikinci (b) qurdların dairəvi arenanın mərkəzi bölgəsini tərk etməsinə qədər orta vaxt t0 ikinci soxulcan üçün birincinin yola düşmə vaxtıdır.

Torpaq qurdlarının davranışını təsvir edən tənliklər.

Bu kontekstdə, bütöv qrupların sağ qalma əyrisi (heç bir ayrılma olmadan) (Şəkil 4a) eksponensial tənliklə yaxınlaşdırıldı: (1) burada F zamanda heç bir yola düşmədən qrupların hissəsidir t, və a ilk gedişin tərs orta vaxtıdır və getmə ehtimalına uyğundur. Bu təxmindən istifadə edərək, ilk qurdun qrupdan çıxma müddətini (T) hər bir soxulcan populyasiyası (N) üçün aşağıdakı tənlikdən istifadə etməklə hesablamaq olar: (2) burada ilk qurdun qrupdan çıxma vaxtı artdıqca artır. qrupdakı spesifiklərin sayı (N). Şəkil 6-ya əsasən, soxulcan populyasiyasının ölçüsündə birinci soxulcanın getmə vaxtını ifadə edən tənlik belə müəyyən edilmişdir: (3) Birinci soxulcanda olduğu kimi, ikinci qurdun qrupdan çıxma ehtimalı əhəmiyyətli dərəcədə azalmışdır. artan məcmu ölçüsü ilə (Şəkil 4b χ 2 2 = 35.8, p<0.001), ayrılmağa sərf olunan vaxt artarkən (Şəkil 5b Ümumi xətti model, F2,38 = 18.0, p<0.001). İkinci soxulcan getmə vaxtı birincidən ölçülür, t0 ikinci soxulcan üçün qrupdan çıxan ilk qurdun yola düşmə vaxtıdır. Bəzən bir qurd əvvəlki qurdla təmasda olan mərkəzi bölgəni tərk etdi (yəni qismən onun tərəfindən sürükləndi). Bu təsiri 2 soxulcandan ibarət qruplarda qiymətləndirmək sadədir. Yer qurdları arasında təmas müşahidə olunduqda ikinci qurdun getməsi əhəmiyyətli dərəcədə daha sürətli oldu, təmas müşahidə edilmədikdə 0,39 dəq±0,68 dəqiqə (orta ± SD) ilə müqayisədə təmas müşahidə edilmədikdə 8,71 dəq±8,08 dəqiqə (orta ± SD) (Ümumi xətti model, F)1,27 = 20.45, p<0.001). Fərdlər arasındakı təmas səbəbindən mərkəz bölgəni tərk edən ikinci qurd üçün sağ qalma əyriləri ikiqat eksponensial kimi qiymətləndirilə bilər: (4) burada f ( = 0.24) təmasda olan gedişlərin payıdır, (1-f) təmassız gedişlərin payıdır, b əlaqə ilə gediş sabitidir (b = 7,32 dəq −1 ) və c ( = 0,11 dəq −1 ) təmassız gediş sabitidir. Sabit ehtimalları qəbul etməklə, tərs bc iki soxulcan getməsi arasındakı orta gecikmələrə uyğundur (müvafiq olaraq təmasda olan və olmayan). Beləliklə, b −1 və c −1 ikinci soxulcan gedişinin orta müddətinə uyğundur (əlaqə ilə 0,14-ə qarşı 0,39 dəq təmas olmadan 9,1-ə qarşı 8,71 dəq).

Uçuşa qədər orta vaxt çoxluğun ölçüsündən və onun tənzimlənməsindən (qara xətt) asılıdır.

Torpaq qurdlarının davranışını təsvir etmək üçün model.

Aşağıdakı modelin məqsədləri fərdi və kollektiv səviyyələrdə müşahidələrimiz arasında razılığı təsdiqləmək və kvorumun və ya hədd qrupunun ölçüsünün yaranması kimi kollektiv dinamikanın bəzi xüsusiyyətlərini vurğulamaqdan ibarət idi.

Bizim eksperimental nəticələrimiz və təhlillərimiz göstərir ki, ilk qurdların qrupdan çıxması üçün fərdi orta vaxt qrupdakı konspesifiklərin sayı (N) ilə artır (tənlik 2-ə baxın). Qüsursuz qrupların sağ qalma əyrisi eksponensial ilə təxmin edilir, fərdi tərk etmə ehtimalı buna görə də bu orta vaxtın tərsi idi (tənlik 1-ə baxın). Biz fərz etdik ki, ayrılma ehtimalı hər bir fərd üçün eyni və Q(N)-ə bərabərdir, burada N aqreqatdakı fərdlərin sayıdır: (5) Bundan əlavə, ardıcıllar üçün (sonrası tərk edənlər) əvvəlki soxulcanın getməsi səbəbindən asanlaşdırma effektini laqeyd etdik (tənlik 4-ə baxın).

Modeli ümumiləşdirmək üçün biz davamlı Markovian sıçrayış prosesini qəbul etdik, yəni stimul (yəni, qrupun ölçüsü) olduğu müddətcə, reaksiyanın baş vermə ehtimalı (yəni, məcmudan çıxma) sabitdir. ) eyni qalır, lakin stimul dəyişdikdə (yəni, torpaq soxulcan aqreqatdan çıxdıqda) yeni dəyərə sıçrayır.

Parsimon modelin aktuallığını yoxlamaq və dinamik dalğalanmalardan yaranan əsas effektləri anlamaq üçün prosesin təsadüfi aspektinin avtomatik daxil edildiyi Monte Karlo simulyasiyalarından istifadə edilmişdir. Simulyasiyalar Q(N) qrupunu tərk etmək üçün əvvəlcədən təxmin edilən ehtimala əsaslanırdı ki, bu da orta çıxış vaxtının tərsidir. Hər bir fərdin bu funksiyaya tabe olduğunu güman etdik. Modelin addımlarını aşağıdakı kimi ümumiləşdirmək olar: (1) ilkin şərtlər: qrup daxilində fərdlərin sayı (N) N-də müəyyən edilmişdir.0 (2) qərar prosesi: Hər zaman addımında (t) hər bir fərdin mövqeyi (qrup daxilində və ya ondan kənarda qalan) qeyd olunurdu. Sonra qrupdan kənara çıxma ehtimalı qrupdakı hər bir fərd üçün Q(N) ilə verilir. t zamanında fərdin gedişi Q-nın hesablanmış dəyəri ilə 0 və 1 arasında vahid paylanmadan seçilmiş təsadüfi ədəd arasındakı müqayisədən asılıdır. Bu dəyər Q-dan az və ya ona bərabərdirsə, fərd çoxluğu tərk edir. Yoxdursa, onun daxilində qalır. Qrupdan çıxmaq ehtimalı Q(N) qalan fərdlərin sayı ilə bağlı hər bir simulyasiya addımında yenilənirdi. Modeldə yer qurdu heç vaxt klasterə yenidən qoşulmayacaq (giriş yoxdur). Bu prosesin təkrarlanması bizə zamanla klasterin sağ qalmasını simulyasiya etməyə imkan verdi və proses 90000 addım (yəni, 180 dəqiqə, burada hər zaman addımı = 0,01 dəqiqə) üçün təkrarlandı. Monte Karlo simulyasiyaları 6000 dəfə həyata keçirildi (30 simulyasiyadan ibarət 200 × qrup). Klasterdə mövcud olan fərdlərin sayının paylanması zamana görə hesablanmış və eksperimental nəticələrlə müqayisə edilmişdir.

1, 2 və 10-cu qruplar üçün nəzəri və eksperimental nəticələr arasında yaxşı uyğunluq və 5-lik qruplar üçün daha zəif uyğunluq var idi (Şəkil 3a və 3b). Təcrid olunmuş fərd tez bir zamanda ilkin zonanı tərk edir və 10 nəfərlik qurd qrupu üçün eksperimental müddət ərzində qurdların çoxu çoxluqda qalır. 2 və 5 soxulcan üçün simulyasiyaların və təcrübələrin sayının qalan soxulcanların sayından asılı olaraq paylanması bimodaldır: təqribən, simulyasiyalar çoxluqdan ayrılan az sayda soxulcan olan və bir sinifə bölünə bilər. bütün fərdlərin ayrıldığı sinif. Bu dinamikalar Q(N) klasterindən çıxma ehtimalının klaster ölçüsündən (N) asılılığından irəli gəlir və hədd qrupunun ölçüsünün mövcudluğunu nəzərdə tutur: ilkin populyasiyadan asılı olaraq sistem keyfiyyətcə fərqli reaksiyalar nümayiş etdirir.

Belə bir həddin və ya kvorumun mövcudluğu, müəyyən bir vaxtdan əvvəl tərk edən qurdların orta nisbəti ilə də göstərilir, t. Bu orta nisbət (1000 birləşdirilmiş simulyasiyadan hesablanmış F) klasterin ilkin ölçüsü (N) olduqda sigmoid əyridən sonra azalır.0) soxulcanların ilkin sayı həddi (S) keçdikdə kəskin şəkildə artır və dəyişir (Şəkil 7). İstənilən vaxt t, bu orta nisbət Hill tipli funksiya ilə yaxşı uyğunlaşdırılır [14] (10, 20,…,180 dəqiqə üçün r 2 >0,99, 3,2<k<5,65, 1,5<S<6,7): (6) Sumpter və Pratt [14] dən sonra, F klaster səviyyəsində kvorum cavabıdır. Eşik dəyəri S N dəyəri kimi də müəyyən edilə bilər0 bu çoxluqdan çıxan şəxslərin orta nisbətini verir = 0,5 k funksiyanın dikliyini müəyyən edir F. S və k zamanın t funksiyasıdır: t-nin daha böyük qiymətləri S və k-nin daha böyük qiymətlərini verir. Şəkil 7 göstərir ki, hədd zaman keçdikcə tədricən artıb. Məsələn, həddi 60 dəqiqə ərzində təxminən 3,5 soxulcan və 180 dəqiqə ərzində təxminən 5,5 soxulcan idi. Bu hədd kollektiv səviyyədə getmə dinamikasından yaranıb. Həqiqətən, Q(N)-dən çıxma ehtimalı heç bir hədd davranışı nümayiş etdirmədi.

klasterin ilkin ölçüsündən asılı olaraq. * 60, 120 və 180 dəqiqəlik həddi bildirir.

Bundan əlavə, model qoşulma, eləcə də ayrılma və buna görə də qrup ölçüsündə artım ehtimalını nəzərə almaq üçün dəyişdirildikdə, sistemin aqreqatın ilkin kritik ölçüsünü (və ya həddi) nümayiş etdirdiyini göstərmək asandır (Şəkil 8a və b). ). Modelin bu versiyasında biz fərz etdik ki, qrup yer qurdlarının daimi populyasiyası ilə əhatə olunub, onlardan torpaq qurdunun zaman vahidi (μ) üçün sabit ehtimalla çoxluğa qoşulması. Bu parametr yer qurdlarının hərəkət sürətini və onların ətrafdakı sıxlığını birləşdirir. Eyni zamanda, müəyyən bir zaman addımında aqreqatdakı hər bir soxulcan Q(N) ehtimalı ilə ayrıla bilər. Bu simulyasiyalar ilkin sayda qurdlarla başladı (N0) və simulyasiyanın vaxtı 5 saat idi. İlkin populyasiyanın funksiyası kimi klasterlər daxilində orta əhalinin siqmoidal forması həddin mövcudluğunu aydın şəkildə təsdiqlədi. Bu hədd effekti ilkin qrup ölçüsündən asılı olaraq simulyasiya nəticələrinin paylanmasında aydın idi (Şəkil 8a). Eşik dəyəri N dəyəri kimi qiymətləndirilir0 bunun üçün giriş μ çıxış N-ə bərabərdir0Q(N0) (imitasiya edilmiş dəyərlər üçün N0≈4) qoşulma ehtimalını (μ) aşağı salın, həddi bir o qədər böyükdür. Eşikdən aşağı olan kiçik başlanğıc aqreqatlar (2 fərd) üçün zirvə N = 0-da baş verir, bu çoxluqların əksəriyyətinin dağıldığını göstərir. Daha böyük başlanğıc aqreqatlar üçün zirvələr müvafiq olaraq N = 0 və daha böyük N dəyərində meydana çıxdı. Məsələn, 5-dən ibarət qruplar üçün ikinci zirvə N = 10-da baş verdi (Şəkil 8a). Bu halda ilkin dəyər (N0 = 5) həddə yaxın idi, bəzi aqreqatlar ölçüdə böyüyür, digərləri isə dağılır və çox az sayda ilkin ölçüdə qalır. N dəyərləri üçün0 (məsələn, 9 fərd) həddən xeyli yuxarı, demək olar ki, bütün aqreqatlar ölçüdə artıb və paylanma vahid pik nümayiş etdirir (Şəkil 8a).

(a) Üç müxtəlif ilkin populyasiyalar üçün klaster ölçüsünün 5 saat ərzində paylanması: 2 soxulcan, 5 soxulcan və 9 qurd, qoşulma ehtimalı μ = 0,02 dəq -1 və Q(N) = N -2,6 / 6,25 dəq −1 . (b) Qoşulma ehtimalı (μ) = 0,02 dəq −1 və Q(N) = N −2,6 /6,25 dəq −1 ilə ilkin ölçüdən asılı olaraq 5 saatda klasterin orta ölçüsü.

Zaman vahidi t-dən sonra əldə edilən klasterin orta ölçüsü ilkin klaster ölçüsünün funksiyası kimi təqdim edilərsə, eşik dinamikası da görünə bilər. Bu halda, kiçik ilkin klaster ölçüsü üçün orta qrup ölçüsü sıfıra yaxın qalır (N0) və N kimi kəskin şəkildə artır0 böyüyür (Şəkil 8b).


Müzakirə

Matrisid yumurtası cütləşmiş hermafroditlərdə tez-tez, yaşa bağlı ölüm səbəbidir

Caenorhabditis elegans hermafroditlər ilk dəfə güclü fizioloji proseslər nümayiş etdirirlər

5 gün yetkinlik. Yaşla bağlı müxtəlif degenerativ dəyişikliklər 4-6-cı günlərdə asanlıqla müşahidə olunur, o cümlədən çarpaz nəsil istehsalı səviyyəsində azalmalar (Hughes) və b., 2007 Andux & Ellis, 2008 Mendenhall və b., 2011), əlaqələndirilmiş bədən hərəkəti (Herndon və b., 2002) və faringeal nasosun sürəti (Huang və b., 2004). Mürəkkəb fizioloji proseslərdə mütərəqqi azalmalar, ehtimal ki, əsas orqanların, toxumaların, hüceyrələrin və/və ya hüceyrəaltı komponentlərin mütərəqqi tənəzzülünü əks etdirir, baxmayaraq ki, əksər hallarda bu əlaqələr eksperimental olaraq yaxşı qurulmayıb (Collins və b., 2008b). Burada MH-nin cütləşmiş WT-də yaşa bağlı ölüm səbəbi olduğunu nümayiş etdiririk C. elegans əhalinin təxminən 70% -ni təsir edən hermafroditlər. Nəticələrimiz göstərir ki, MH yumurtalıq sisteminin yaşa bağlı azalmasının göstəricisidir. Bu təhlil əvvəllər səciyyələndirilməmiş həyati fizioloji prosesin yaşa bağlı azalmasını aydınlaşdırır, çünki bu vacibdir. C. elegans qocalmanın genetik tədqiqatları üçün aparıcı model sistemdir və bu heyvanda yaşa bağlı dəyişikliklərin səciyyələndirilməsi uzunömürlülüyü idarə edən genləri əsas fizioloji proseslərlə əlaqələndirmək üçün vacib addımdır.

Cütləşmiş WT hermafroditlərində MH nadir hallarda yetkinliyin 5-ci günündən əvvəl baş verir, 6-dan 12-yə qədər yüksəlir və çarpaz nəsil istehsalının dayandırılması ilə başa çatır. Fərdi hermafroditlər ya MH-yə məruz qalırlar, ya da qaçırlar və nəticə iki yaşa bağlı azalma nisbətindən asılıdır. Birincisi, oositləri yaratmaq və dölləşdirmək qabiliyyəti yaşa bağlı azalma göstərir və bu, MH şansını azaldır. Reproduktiv qocalma nəsil istehsalının tam dayandırılması ilə nəticələndikdə, hermafrodit artıq MH riski altında deyil. İkincisi, yumurtlama sisteminin funksiyası azalır və bu, MH şansını artırır. Burada biz bu azalmanı ölçdük və MH nisbətinin 2-ci gündə 1000 nəsildə 0,05 hadisədən 12-ci gündə 1000 nəsildə 91 hadisəyə yüksəlmə sürətinin 1000 dəfədən çox artdığını göstərdik. Öz-özünə məhsuldar hermafroditlər üçün oositləri mayalandırmaq qabiliyyəti adətən uğursuz olur. yumurtlama sisteminin uğursuzluğundan əvvəl öz-özünə sperma tükənməsi səbəbindən və beləliklə, öz-özünə mayalanan heyvanların əksəriyyəti MH-dən qaçır. Cütləşmiş hermafroditlər üçün mayalanmış oositlər yaratmaq qabiliyyəti adətən yumurta qoyma sistemi uğursuz olduqdan sonra da davam edir və beləliklə cütləşmiş hermafroditlərin əksəriyyəti MH göstərir.

Gems & Riddle (1996) göstərdi ki, kişilərin davamlı məruz qalması WT hermafroditlərinin ömrünü 9,6 günə qədər azaldır. Bu nəticələrə uyğun olaraq, cütləşmiş WT hermafroditlərinin birləşdirilmiş populyasiyası üçün orta ömür müddətini 9,8 gün müşahidə etdik. Ayrı-ayrı hermafroditlərin monitorinqi və matrisid və qocalıq ölümü arasında fərq qoyaraq, biz bu fenomenin başa düşülməsini inkişaf etdirə bildik - əhalinin ömrünün azalması heyvanların təxminən 70%-nin MH-dən qaynaqlanır. Kişi məruz qalmasının müxtəlif müddətlərini yaşayan hermafroditləri müqayisə edərək, kişilərin məruz qalma müddətinin MH-nin tezliyi və ya vaxtını proqnozlaşdıra bilmədiyini göstərdik. Bundan əlavə, heç vaxt kişilərə məruz qalmamış öz-özünə məhsuldar hermafroditlər, aşağı tezlikdə olsa da, MH nümayiş etdirir, bu da daxili yumurtalıqlara səbəb olmaq üçün kişilərin məruz qalmasının lazım olmadığını göstərir. Bu tapıntılar kişi təması nəticəsində yaranan travmanın MH modelinə təsir etmə ehtimalını istisna etmir, lakin bizim nəticələrimiz bu birləşmə üçün aydın dəlillər ortaya qoymadı. Belə nəticəyə gəldik ki, kişi cütləşməsi sperma transferi nəticəsində MH nisbətini artırır ki, bu da nəsil istehsalının uzadılmasına səbəb olur və bununla da cütləşmiş əhalinin orta ömrünü azaldır.

Matriksid yumurta yumurtlama sisteminə istifadədən asılı olan zərər nəticəsində yaranmır

MH-nin istifadədən asılı modelinə görə yumurtlayan hər bir yumurtanın yumurtlama sisteminə zərər vermə potensialı var və bu zərərin yığılması yaşla bağlı funksiyaların azalmasına səbəb olur. Bu model, qoyulan yumurtaların sayının yumurta qoyma sisteminə zərərin dərəcəsini və MH tezliyini proqnozlaşdıracağını proqnozlaşdırır. MH göstərən və qaçan heyvanlar üçün yumurta qoyma səviyyələri arasında heç bir ardıcıl fərq müşahidə etmədik ki, bu da istifadə ilə bağlı zərərin MH səbəbi ola bilməyəcəyini göstərir. Bundan başqa, duman-2(q71) Yetkinliyin ilk 2 və ya 4 günü ərzində heç bir nəsil verməyən qadınlar, buna baxmayaraq, MH-nin eyni modelini nümayiş etdirdilər. duman-2(q71) birinci gündən başlayaraq nəsil verən dişilər. Bu nəticələr göstərir ki, yumurta qoyma sisteminin yaşa bağlı azalması reproduktiv dövrdə erkən qoyulan yumurtaların sayı ilə bağlı deyil, daha çox erkən nəsil istehsalından asılı olmayan bir mexanizmlə müəyyən edilir. Bu tapıntılar gec nəsil istehsalının səbəb olduğu zərərin MH-yə töhfə verə biləcəyi ehtimalını istisna etmir. Biz əvvəllər reproduktiv sistemin yaşa bağlı azalmasının yaranan nəsillərin sayından asılı olmadığını nümayiş etdirmişdik (Hughes və b., 2007). Bu tapıntılar birlikdə göstərir ki, mayalanmış yumurtaları yaradan reproduktiv sistemin və embrionları ətraf mühitə yatıran yumurta qoyma sistemində yaşa bağlı azalma var, lakin heç bir halda yaşa bağlı funksional geriləmə sistemin istifadəsi ilə əlaqəli deyil. reproduktiv dövrdə erkən.

Age-related matricidal hatching is delayed by dietary restriction and may be caused by an age-related decline of vulval muscle function

Some mutations that extend lifespan also delay age-related degenerative changes in muscles, the reproductive system, and other tissues (Collins və b., 2008b ). If a lifespan extending mutation delays the age-related decline of the egg-laying system, then MH is predicted to be delayed. Consistent with this prediction, two mutations that extend lifespan by causing dietary restriction significantly extended the matricidal lifespan. These results indicate that the nutritional status of hermaphrodites is an important determinant of the timing of age-related degeneration of the egg-laying system. By contrast, mutations that disrupt insulin/IGF-1 signaling, mitochondrial function, or TGF-β signaling did not delay the timing of MH. However, these mutations reduced progeny production and increased the incidence of MH, suggesting that these mutations cause pleiotropic defects that impair the egg-laying system. Consistent with this interpretation, daf-2 mutations cause an increase in the incidence of MH in self-fertile animals (Gems və b., 1998 ). Thus, these results do not establish whether these genes influence the age-related decline of the egg-laying system.

The C. elegans egg-laying system has been genetically dissected based on mutations that cause egg retention in young adult animals (Trent və b., 1983 ). These studies revealed that efficient egg laying requires proper development of the vulva, vulval muscles, and neurons that innervate these muscles (Ferguson & Horvitz, 1985 Schafer, 2005 ). To identify elements of the egg-laying system that undergo an age-related decline in function and may contribute to age-related MH, we focused on the vulval muscles. Serotonin is a key neurotransmitter that is released by HSN neurons to stimulate vulval muscles, and exogenous serotonin treatment can stimulate vulval muscle contractions and ameliorate defects in egg laying caused by defective HSN neurons (Trent və b., 1983 Weinshenker və b., 1995 Zhang və b., 2008 ). We showed that WT hermaphrodites exhibited an age-related decline in the ability to lay eggs in response to exogenous serotonin, indicating that there is an age-related decline in vulval muscle responsiveness to serotonin. We hypothesize that an age-related degeneration of the vulval muscles or a process further downstream in the egg-laying system is the underlying cause of age-related MH. Consistent with this model, tph-1(mg280) hermaphrodites that are defective in serotonin synthesis (Sze və b., 2000 ) displayed accelerated MH. These data indicate that robust serotonin signaling delays MH, consistent with the model that an age-related decline in the effectiveness of serotonin signaling contributes to age-related MH.

The role of age-related matricidal hatching in the natural environment

The destruction of the mother to provide nutrients to the offspring is common among nematodes and an example of efficient transfer of resources between generations (Luc və b., 1979 Kirkwood & Cremer, 1982 Johnigk & Ehlers, 1999 Luong və b., 1999 ). In C. elegans, MH provides sufficient nutrition for progeny to reach the developmentally quiescent dauer stage (Chen & Caswell-Chen, 2004 ), thereby promoting survival in over-crowded, nutrient-deprived conditions (Golden & Riddle, 1982 ). However, because MH terminates the reproductive capacity and life of the hermaphrodite, it is likely to be carefully regulated. One form of regulation that has been characterized is MH that occurs in response to nutrient deprivation (Chen & Caswell-Chen, 2004 ). Fertile hermaphrodites that are shifted to nutrient-deprived conditions will cease laying eggs and experience MH, and the final set of progeny will receive adequate nutrition to develop to the dauer larvae stage. This is likely to be an evolutionarily selected behavioral response presumably, it is more adaptive to sacrifice the hermaphrodite than continue to lay eggs into an environment that lacks nutrients. Here, we document that age-related MH is the predominant cause of death in mated hermaphrodites. Although the percentage of mated versus self-fertile hermaphrodites in the wild is unknown, we speculate age-related MH may be adaptive because it promotes the survival of the final group of progeny while causing only a small reduction in the brood size.

Matricidal hatching as a model of myometrial degeneration

Much remains to be learned about muscular degeneration in the context of organ function. While MH may be primarily nematode specific, the underlying causes of age-related muscle decline are relevant for many animals. For example, in humans, the smooth muscle cells that line the uterus, the myometrium, contract in a coordinated fashion during labor and delivery. Furthermore, age-related degeneration of myometrial efficiency has been implicated in complications that result in high rates of cesarean sections in older mothers (Cleary-Goldman və b., 2005 ). Age-related MH in C. elegans has intriguing similarities to age-related decline of human myometrial efficiency and thus may serve as a useful model system. C. elegans vulval muscles and the myometrium are smooth muscles that are required to expel fertilized offspring, and reproduction after these muscles have degenerated is potentially lethal. The results described here provide evidence that C. elegans MH may be a model of human reproductive complications, and understanding age-related degenerative events with catastrophic consequences will be of great interest to C. elegans and human biology.


CHEMOTAXIS BEHAVIOR ASSAYS IN ECOTOXICOLOGY

The methods discussed throughout this article can be readily applied to assess chemotaxis to any type of volatile or water-soluble substance in C. elegans. Thus, these behavioral assays are a good complementary option to assess the toxicity of environmentally relevant toxicants (e.g., metals, nanomaterials, and pesticides) in ecotoxicological studies (e.g., Hopewell et al., 2017 Qu & Wang, 2020 Sobkowiak et al., 2018 Wang & Wang, 2019 ). It is relevant to understand whether C. elegans is able to avoid toxicant environmental contaminants or whether an alteration of its sensorial perception is triggered by the corresponding exposure. For instance, a few studies have described the ability of C. elegans to avoid certain metals such as medium contaminated with toxic levels of cadmium (Sambongi & Nagae, 1999 ), copper (Chai et al., 2017 Sambongi & Nagae, 1999 Yuan et al., 2018 ), lead, or zinc (Monteiro et al., 2014 both singly tested). A more recent study from Wakabayashi et al. ( 2020 ) showed that C. elegans also avoids rare elements, like yttrium and lanthanides. The effects of nanoparticles on C. elegans chemotaxis behavior has also been recently investigated, namely of graphene oxide (Wang & Wang, 2019 avoidance behavior observed after 90-min exposure to concentrations ≥50 mg/L graphene oxide) and nanopolystyrene (Qu & Wang, 2020 sensorial perception altered). These findings reinforce the applicability of C. elegans chemotaxis assays in the assessment of chemosensation effects of emerging environmental contaminants. Additionally, to the best of our knowledge, only two studies assessing the effects of pesticides in C. elegans chemosensation are available in the literature (Hopewell et al., 2017 Sobkowiak et al., 2018 ). Specifically, Hopewell et al. ( 2017 ) assessed the effects of groundwater containing residual levels of the neonicotinoid thiacloprid (an insecticide) on the chemosensory ability of C. elegans, concluding that its ability to be attracted to the known chemoattractant NaCl was lost following exposure to environmentally relevant levels of this insecticide. Sobkowiak et al. ( 2018 ) tested commercial synthetic nematocides (oxamyl and fosthiazate) and natural nematocides consisting of plant secondary metabolites (trans-anethole, (E,E)-2,4-decadienal, (E)-2-decenal, and 2-undecanone) in C. elegans and another nematode species (Meloidogyne incognita), with the goal of comparing the efficacy of these substances against nematodes by measuring their effects on nematode chemotaxis behavior. Although some distinct responses were obtained for the two nematodes (i.e., nematodes not attracted or repulsed to exactly the same substances), this study shows an alternative application of these assays, namely in the investigation of environmentally friendly nematocides.

Hazardous environmental contaminants can be identified by chemotaxis behavioral assays in C. elegans following two strategies (Fig. 1): (1) through avoidance records, in which exposure to contaminant(s) induces avoidance response in this model organism, consequently allowing for use of avoidance behavior as an indicator of a toxic condition (e.g., Chai et al., 2017 Wakabayashi et al., 2020 ) and/or (2) through sensory perception alteration, in which pre-exposure to tested contaminant(s) changes the chemotaxis behavior of C. elegans to known attractants or repellents (e.g., NaCl and diacetyl), consequently allowing for use of sensory perception alteration as an indicator of toxicity (e.g., Hopewell et al., 2017 Qu & Wang, 2020 ). Both approaches can be widely explored in ecotoxicological studies to signal potentially hazardous environmental contaminants in C. elegans.


Toxic Effects of Acetochlor on Mortality, Reproduction and Growth of Caenorhabditis elegans və Pristionchus pacificus

The effects of acetochlor on the mortality, growth and reproduction of two nematode species were assessed. The LC50 values for Caenorhabditis elegansPristionchus pacificus were 1,296 and 210.7 mg/L at 24 h, and 540.0 and 126.4 mg/L at 48 h exposure, respectively. In three succession generations, reproductive capacity was more sensitive in P. pacificus than in C. elegans. Moreover, the sublethal test endpoint of final length was more sensitive with P. pacificus. This study suggested that acetochlor had no long-term effects on C. elegans at lower concentrations. The higher concentrations of acetochlor (from 40 to 160 mg/L) revealed sublethal toxicity to the two tested species, with P. pacificus being more sensitive than C. elegans.

This is a preview of subscription content, access via your institution.


Cloning and Identification of MicroRNAs in Earthworm (Eisenia fetida)

MicroRNAs (miRNAs) (noncoding RNAs of 20–25 nucleotides) play important roles in the post-transcriptional regulation of gene expression in various eukaryotes and prokaryotes. Piwi-interacting RNAs function by combining with PIWI proteins to regulate protein synthesis and to stabilize mRNA, the chromatin framework, and genome structure. This study investigates the role of miRNAs in regeneration. A scrDNA library was constructed, and 17 noncoding RNAs from Eisenia fetida (an optimal model for the study of earthworm regeneration) were cloned and characterized. In addition, reverse transcription polymerase chain reaction was performed to analyze the expression of four small RNAs during different developmental stages. The expression levels of these RNAs in regenerating tissue were higher than in normal tissue, and the expression patterns of these small RNAs were unique during development.

This is a preview of subscription content, access via your institution.


4 Discussion

In this study we have demonstrated the versatility of a combined high resolution 1 H NMR spectroscopy and GC–MS based profiling approach to study metabolic changes in C. elegans. The approach detected and quantified ∼100 metabolites of which 86 were identified. Both approaches are rapid and cheap on a per sample basis, indicating they could be used as a rapid screening tool of C. elegans mutants. The metabolic changes in C. elegans nhr-49 mutants have been compared with the PPAR-α null mouse, demonstrating the metabolic similarity of the consequences for the loss of these genes in the two different species.

Previous studies looking at metabolism in the PPAR-α null mouse during fasting have described a significant reduction in fatty acid metabolism via β oxidation which has been attributed to a loss of regulation of genes that encode enzymes critical to this pathway [15] , while we have previously detected a milder phenotype in fed animals [16] . In this study, we observed an increase in linoleic and di-homo-γ-linolenic acid (8,11,14-eicosatrienoic acid) in PPAR-α null livers and similar changes were observed in the nhr-49 mutant nematodes with an increases in concentration of di-homo-γ-linolenic acid (8,11,14-eicosatrienoic acid), α-linolenic and γ-linolenic acid. This was further demonstrated by a combined analysis suggesting that nhr-49 and PPAR-α have similar roles in the regulation of metabolism. These fatty acids are precursors for arachidonic acid, with the expression of the desaturases and elongase involved in this pathway being under PPAR-α control in mice and nhr-49 control in C. elegans. These changes are also in keeping with the Q-PCR analysis performed by Van Gilst et al. [7] who detected decreased expression of fat-5, fat-6 and fat-7 (three Δ9-desaturases) transcripts involved in desaturation/elongation and acyl CoA synthetase (acs-2) and trifunctional enzyme (ech-1). Comparing these to known PPAR-α targets in mammals (e.g. http://www.genome.jp/dbget-bin/get_pathway?org_name=mmu&mapno=03320), both receptors target Δ9-desaturases and acyl-CoA synthetases.

One notable difference between our present study and that of Van Gilst et al. [7] examining the nhr-49 mutant was that we detected no change in stearate, despite a marked increase being detected in the previous study. Similar increases in stearate have been detected in fat-7 (F10D2.9 homologous with mammalian stearoyl-CoA desaturase and induced by nhr-49) and nhr-80 mutants [7, 17] . However, stearate also increases during fasting and the expression of fat-7 varies markedly during development and fasting, suggesting that the concentration of stearate may be highly variable according to the physiological and developmental state of the nematodes, particularly in a colony of mixed stage animals. Despite, no alteration in the concentration of stearate being detected, the concentration of oleate was found to be significantly reduced in the mutant nematodes (Fig. 2g), a finding consistent with a reduction in the expression of Δ9-desaturase. Van Gilst et al. [7] reported that the expression of Δ9-desaturase (which converts stearate to monounsaturated oleate) was significantly decreased by nhr-49 deletion. Oleate was also significantly reduced in the PPAR-α null livers (Fig. 2g), thus providing further evidence that NHR-49 and mammalian PPAR-α may have similar regulatory effects on the pathways of lipid metabolism.

In the nhr-49 nematodes the perturbation in fat metabolism was accompanied by a decrease in glucose and an increase in lactate and alanine, indicative of an increase in the relative ratio of glycolysis to gluconeogenesis. Similar changes were also detected in the liver tissue of PPAR-α knock out mice in this study and in younger animals [16] . In mice, PPAR-α is known to control pyruvate dehydrogenase kinase 4 (PDK4) activity, and this can limit flux through the Krebs cycle by inhibiting pyruvate dehydrogenase [18] . Loss of PPAR-α prevents PDK4 expression, and this may lead to an active form of pyruvate dehydrogenase in the liver causing increased glucose utilisation. A similar interaction may exist between nhr-49 and PDK in nematodes. Another plausible hypothesis is that there may be reduced flux through the glycolylate pathway arising from a decrease in precursor fatty acid β oxidation products, in particular acetyl Co-A, decreasing glucose synthesis.

In conclusion, our combined metabolomic approach suggests that nhr-49 has a role in regulating lipid synthesis, β-oxidation of fatty acids, glycolysis and gluconeogenesis in a similar manner to the role of PPAR-α in the mouse liver.


Videoya baxın: C. elegans crawling (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Amhlaoibh

    Razılaşın, bu əyləncəli mesaj

  2. Turquine

    Düşünürəm ki, səhv edirsən. PM-də mənə e-poçt göndərin, müzakirə edəcəyik.

  3. Ban

    Maybe there is a mistake?

  4. Vujind

    By their nature, men are more interested in the question What to do ?, and women - Who is to blame?

  5. Jurn

    Ürək götürməyin!



Mesaj yazmaq