$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
בשנות ה-60 של המאה ה-20, סידני ברנר היה חלוץ השימוש ב-Caenorhabditis elegans, במיוחד זן N2 שבודד מבריסטול, בריטניה, לחקר נוירוביולוגיה והתפתחות של בעלי חיים1. מאז, תגליות מכוננות עם זן ייחוס מעבדתי זה היו חיוניות לפענוח הוויסות של תהליכים בסיסיים כגון מוות תאי מתוכנת2, אורגנוגנזה 3,4,5, הזדקנות 6,7, ויסות גנים על ידי RNA לא מקודד 8,9,10,11, תיאור של קונקטומים עצביים דו-צורתיים מינית שלמים 12, ותופעות רבות אחרות בביולוגיה מולקולרית, תאית והתפתחותית. בתוספת מספר מחקרים "אומיים" ברזולוציה של תא בודד13,14, N2 הוא ללא ספק המטאזואן המתואר בצורה המלאה ביותר. עושר הידע שנצבר מחקר N2 במהלך ששת העשורים האחרונים סיפק קרש קפיצה לחקר הגיוון האבולוציוני של המנגנון המווסת את ההתפתחות באיזוטיפים פראיים מובחנים גנטית של C. elegans, כמו גם במינים אחרים של נמטודות. עד כה, יותר מ-500 איזוטיפים של C. elegans, כל אחד עם הפלוטיפ ייחודי, בודדו מכל רחבי העולם15. התקדמות זו הקלה מאוד על זיהוי הגורמים הגנטיים האחראים לשונות בתכונות כמותיות16, כולל אללים שמקורם במעבדה בגנים רבים המשנים מערך של תכונות התנהגותיות והתפתחותיות ב-N2 (למשל, הפניות 17,18,19,20 ). לפיכך, חקר תולעי בר יכול לספק תובנות חשובות לגבי האופן שבו בעלי חיים מגיבים לסביבתם בדרכים המשפיעות על ההתפתחות, הפיזיולוגיה וההתנהגויות וגם מאירות את המסלולים האבולוציוניים של בעלי החיים. מינים רבים בסוג Caenorhabditis נראים כמעט בלתי ניתנים להבחנה מורפולוגית מ-C. elegans 21,22, מה שמספק פלטפורמה חזקה לחקר המנגנון המולקולרי של סחיפה של מערכת התפתחותית23,24; עם זאת, מעניין לציין שהמורפולוגיה של C. elegans, המאכלס חומר צמחי נרקב, שונה באופן מהותי מאחיו הקרוב ביותר הידוע, C. inopinata, שנמצא רק בתאנים, ככל הנראה כתוצאה מהסתגלות נישה25. מחקרים השוואתיים תוך-מינים ובין-מינים יעמיקו את הבנתנו את ההיסטוריה האבולוציונית של בעלי חיים אלה. במטרה לקדם את השימוש במשאב הטבע העשיר שמציעות הנמטודות כדי לחקור שאלות חשובות בביולוגיה אבולוציונית התפתחותית והתנהגותית, אוסף מאמרים זה מספק טכניקות שימושיות לבידוד, תרבות וחקר תולעי בר ומיני נמטודות מחוץ למין C. elegans.
באוסף שיטות זה, Tintori et al.26 ו-Crombie et al.27 מספקים גישות משלימות לבידוד נמטודות בר. טינטורי ועמיתיו מתארים שיטה פשוטה וחסכונית לבידוד נמטודות בשדה באמצעות משפך ברמן. גישה זו מאפשרת לחוקרים, בצורה בלתי משוחדת, לאסוף כמעט את כל אוכלוסיית הנמטודות מהמצעים (למשל, פירות, פרחים וגבעולים נרקבים). לעומת זאת, Crombie ואחרים מציגים שיטה המעשירה מיני Caenorhabditis המפרים את עצמם כגון C. elegans, C. briggsae ו-C. tropicalis. בנוסף, הם מספקים הוראות מפורטות על השימוש באפליקציית Fulcrum ובתוכנת R כדי לעקוב ולארגן ביעילות את דגימות הנמטודות, כמו גם את הנתונים האקולוגיים המתאימים. חקר נמטודות בהקשר הטבעי שלהן יספק תובנות חשובות לגבי האקולוגיה שלהן, המעצבת את התכונות המורכבות במינים אלה.
נמטודות מציגות שונות תוך-מינים ובין-מינים בהתנהגויות המאפשרות הסתגלות נישה, ומספקות פרדיגמה מצוינת לחקר הבסיס הגנטי של גמישות התנהגותית ונוירו-דיברגנציה 28,29,30. Ackley et al.31 מתארים מבחן חזק לחקר גרביטקסיס, שעשוי לשמש כמנגנון פיזור, בזחלי דאואר ממינים שונים של Caenorhabditis. מכיוון שהתנהגות גרביטקטית עשויה להיות מושפעת מתשומות חושיות אחרות32, Ackley et al.31 מספקים דרך פשוטה וחסכונית להגן על בעלי החיים מפני אור ושדות אלקטרומגנטיים, ובכך למנוע את ההפרעה הידועה של השפעות סביבתיות אלה על התנהגות גרביטקטית. בדיקה זו תהיה שימושית לחקר המנגנון המולקולרי של אינטגרציה חושית והתפתחות אסטרטגיות פיזור בנמטודות.
הפיתוח של טכניקות ריצוף RNA של תא בודד בעשור האחרון חולל מהפכה בניתוחי טרנסקריפטומיקה, ואפשר לחוקרים לחקור הטרוגניות תאית באורגניזמים רב-תאיים ברזולוציה גבוהה. ב-C. elegans, הבידוד של סוגי תאים שונים מסתמך על ביטוי של סמנים פלואורסצנטיים ספציפיים לרקמה ו-FACS33, המגבילים את יישומו למיני נמטודות אחרים שעבורם כלים טרנסגניים אינם זמינים. Woronik et al.34 פרסו בהצלחה מיקרו-דיסקציה בלייזר כדי לבודד רקמות מתולעים בהיעדר סמנים תאיים. הם מבודדים את קצות הזנב מזכרים והרמפרודיטים של C. elegans ומבצעים RNA-seq באמצעות CEL-Seq2 כדי לחקור את המנגנון של מורפוגנזה של הזנב; עם זאת, ראוי לציין כי ניתן לאמץ בקלות את השיטה המתוארת עבור סוגי רקמות אחרים במיני נמטודות שונים, מה שמאפשר ניתוחי טרנסקריפטום השוואתיים בהקשר ספציפי לרקמה.
C. elegans ונמטודות טפיליות רבות מכילות מבנים דומים. בנוסף, מערכות איתות עיקריות ומסלולי התפתחות רבים נשמרים בין מינים35,36. נמטודת הגבעול והפקעת, Ditylenchus dipsaci, היא נמטודה טפילית צמחית המשפיעה על למעלה מ-500 מיני צמחים ברחבי העולם וגורמת לאובדן הרסני של יבולי מזון. Cammalleri et al.37 מתארים שיטה יעילה להפצת אוכלוסייה גדולה של D. dipsaci בצמחי אפונה. המחברים מספקים גם פרוטוקול מפורט לזיהוי מועמדים של מולקולות קטנות שעשויות לשמש כנמטוצידים על ידי פגיעה בניידות התולעים. קלות הגידול במעבדה יחד עם רצף הגנום38 הזמין לאחרונה הופכים את D. dipsaci למודל שימושי למחקרים השוואתיים עם C. elegan, מה שמאפשר לחשוף היבטים חדשים של הביולוגיה שלו ולפתח אסטרטגיות יעילות להדברה ביולוגית.
לבסוף, Heryanto et al.39 מספקים שיטה להפצת Heterorhabditis bacteriophora ו-Steinernema carpocapsae, שהן תולעים אנטומופתוגניות המדביקות חרקים ומציגות קשר הדדי עם החיידקים במעיים שלהן. הריאנטו ועמיתיו מדגימים גם שיטות ל-RNAi ב-H. bacteriophora על ידי הזרקת מיקרו-dsRNA לתוך בלוטת המין. מחקר קודם הראה כי עוברי שטיינרנמה מתפתחים לאט וכי המעבר מאימהות לזיגוטי מתרחש מוקדם יותר במהלך האמבריוגנזה בשטיינרנמה מאשר במין Caenorhabditis 40. מחקרים השוואתיים נוספים המשתמשים בכלים הגנטיים שתוארו על ידי Heryanto et al. 39 מבטיחים לחשוף את הבסיס לגיוון האבולוציוני של תוכניות התפתחות במינים הקרובים הרחוקים הללו, כמו גם תובנות חדשות לגבי האבולוציה של הטפילות.
המאמרים באוסף שיטות זה מספקים דוגמאות של נמטודות המערכת העוצמתיות שמציעות למחקרים השוואתיים ומכניסטיים עתידיים. מעניין מאוד להבין כיצד תהליכים ביולוגיים מגוונים מכוונים במהלך האבולוציה כדי להגשים את "הצורות האינסופיות, היפות והנפלאות ביותר של צ'ארלס דרווין".