Javier Apfeld närmade sig frågan som en maskdetektiv. Förutom, istället för att lösa mordet på en vickande varelse, försökte biologen förstå varför maskar inte dog, trots att ett dödligt toxin ofta förekommer i de miljöer där de lever.

Domen:Maskarna vet hur de ska upptäcka och undvika det kemiska hotet. Ett knep de använder, som Apfeld och kollegor beskriver i en ny artikel publicerad i PLOS Pathogens , är att de vet hur man klarar sig med lite hjälp av maten.

Och, säger Apfeld, biträdande professor i biologi vid Northeastern, att förstå maskarnas metoder kan hjälpa oss att förstå hur andra varelser – inklusive människor – som möter samma giftiga hot kan hindra den kemiska fienden.

Masken i fråga heter Caenorhabditis elegans, och det är en typ av mikroskopisk rundmask som ofta används som modellorganism för att studera mänskliga sjukdomar. Ett av de största hoten mot dess existens är ett vanligt ämne:väteperoxid.

Väteperoxid kan vara dödligt för alla typer av organismer att stöta på. Den kemiska föreningen reagerar lätt med andra molekyler och kan bryta ner cellväggar. Det finns över hela den naturliga världen, särskilt i de mikroskopiska sfärerna eftersom det produceras av ett brett spektrum av mikroorganismer.

Väteperoxid är så vanligt att många organismer har utvecklat försvarsmekanismer mot dess toxicitet. En metod är att producera enzymer som bryter ned det kemiska toxinet och förhindrar att det gör skada. Maskar är inte annorlunda.

Men i en tidigare studie märkte Apfeld och hans team en märklig sak:C. elegans stänger av sitt väteperoxidförsvar när de äter.

"Det verkade lite konstigt i början", säger han. "Men det visar sig att bakterierna som maskarna äter har liknande försvar, dessa enzymer som bryter ner peroxid."

Apfeld förmodade att kanske när maskar luktar mat tror de att de kommer att kunna välja att skydda bakterierna för sig själva. Ur maskarnas perspektiv är det vettigt, säger han:"Varför inducera ett skydd när du kan frigöra skyddet från bakterierna?"

Men inte alla bakterier ger maskarna samma skydd. Så kunde maskar faktiskt se skillnad på vilket mellanmål som skulle skydda dem och vilket som inte skulle göra det?

Apfeld ställde frågan till studenter i sitt laboratorium. De satte upp flera experiment som tvingade maskarna att välja mellan olika livsmedel i en petriskål – ibland i närvaro av väteperoxid.

I ett experiment gav forskarna maskarna valet mellan bakterier som bryter ned väteperoxid och bakterier som inte gör det. De skulle placera en mask mellan de två valen i petriskålen och titta på var den tog vägen.

Inte överraskande, "när det fanns peroxid runt, hade maskarna verkligen en stark preferens för bakterierna som skyddade dem", säger Apfeld. Ibland gick maskarna båda ställena, men när de väl kände att bakterierna inte skulle skydda dem, lämnade de vanligtvis maten.

Men inte alltid, säger Apfeld. "Det är ett svårt beslut" för maskarna, säger han. "Lämnar du maten? För om du lämnar maten kanske du inte stöter på mat igen och dör. Och stannar du kan du dö också", om det finns väteperoxid runt omkring.

För att gräva djupare i C. elegans beslutsfattande, samarbetade Apfeld med Vivek Venkatachalam, biträdande professor i fysik vid Northeastern, och hans laboratorium för att avbilda hjärnaktiviteten i samband med dessa val. Teamet identifierade vilka neuroner som svarade på närvaron av väteperoxid i miljön och vilka som skulle svara på mat.

Forskarna fann att givet en miljö med både mat och väteperoxid, skulle bara en av de neurologiska svaren vinna. Om bakterierna erbjöd mindre skydd, var det mindre sannolikt att den matsökande neurologiska mekanismen skulle vinna, och masken skulle lägga sin energi på att undkomma hotet om väteperoxid istället för att äta ner bakterierna.

"De svarar på koncentrationen av mat, koncentrationen av peroxid," säger Apfeld. "Men vi börjar bara förstå hur maskarna fattar beslut och hur de reagerar på motstridiga signaler."

Ytterligare undersökning, säger han, är motiverad för att bättre förstå hur hjärnan koordinerar lapptäcket av sensoriska input som signalerar fara, mat och andra viktiga indikatorer för överlevnad. Och att förstå dem i maskar kan ge ledtrådar om hur varelser med mer komplexa neurologiska system (som människor) vet hur de ska reagera på ett sätt att hålla sig säkra.