实验室的研究生Elizabeth Ronan是这项研究的合著者,她检查并确认了蠕虫爬行时的明胶样物质并没有让它们晃动。即使没有触觉,当声音在它们头顶响起时,这些蠕虫还是会后退,当声音在它们身后响起时,它们会向前爬行。
“当你向这些蠕虫播放声音时,它们确实会移动,这真的很令人兴奋,”Elizabeth Ronan说道。她假设,这些生活在土壤中的蠕虫进化出了处理声音的能力,因此它们可以听到并逃脱捕食者的追捕,如蜈蚣和有翅昆虫。
但是,仅仅看到蠕虫蠕动着远离声音并不能充分证明这些无脊椎动物真的感受到了声波。它们很有可能只是在皮肤上捕捉到了声波的物理运动,而不是通过神经系统探测到了电信号。
因此,该团队在遵循动物研究伦理标准的前提下,又测试了另一种被水疱包裹的转基因蠕虫,他们假设这将干扰蠕虫皮肤感受到的任何潜在振动,并阻止神经元的放电。果然,当声音再度响起时,蠕虫们一动不动。他们猜对了!
通过测试更多的蠕虫,辅以一系列先进的基因测试,研究小组最终追踪到了神经系统中负责感知声音的分子:烟碱型乙酰胆碱受体,一种经过充分研究的神经递质,在许多动物身上发现过。这种分子存在于蠕虫皮肤的各个部位,可以探测声波并向大脑发出信号。经基因改造后失去这些分子的蠕虫对声音没有反应。
“我们研究这个分子的时间是所有神经递质中最长的,但其他人都没有发现他们看到的东西,”新泽西理工学院的神经行为学家Gal Haspel说道,他没有参与这项研究。
Haspel称研究方法无懈可击,并补充说,该团队“真的检验了每一种可能性,准确地找出了(行为)反应背后的细胞机制。”
但这是“听觉”吗?
总的来说,实验表明秀丽隐杆线虫能够感知空气中的声波并对其做出反应,这种机制在遗传学上是独一无二的,而且与我们的听觉相似。
但蠕虫是否真的有听觉则是另一个问题。一些科学家认为,更深层次的感知,如意识或将声音与认知地图联系起来,是真正的“听觉”所必需的。对Xu来说,感知和回应空气中的声音——他研究中称之为“听觉”的行为——并没有达到这个标准。
“感知意味着你必须对信号进行处理,然后给它注入一些意义,”他说道。
但其他科学家看到了更多的回旋余地。“其他许多低等动物类群可能会通过意想不到的方式感知声音,”Ronan说道。“我的意思是,这种蠕虫实际上是一个充满液体的管道,能够探测这些[声音]感觉。所以我认为它至少可以让人们多方位探索什么是听觉。”
新泽西理工学院的神经行为学家Daphne Soares认为,身体感知声波(她认为这些蠕虫就是这样)和真正的听觉之间有着重要区别。“这非常非常酷,但我不认为这是听觉,”她说道。
即便如此,Soares和Haspel 都看到了扩大实验以反映实际环境条件的潜力,比如测试蠕虫对捕食者声音的反应。而且这项研究的作者们对声音传感接下来的发展方向感到十分兴奋。