为了进一步了解多细胞生物的基本功能，寻找一种简单的生物作为研究对象，生物界选择了线虫C. elegans。可以说，这种微小的蠕虫已经成为最全面了解的生物体之一。然而，关于它们如何处理相互冲突的环境线索，以及这如何塑造了它们的进化轨迹，人们知之甚少。一个新的研究东北大学领导的一项合作研究了蠕虫与微生物群的相互作用，发现蠕虫在暴露于最致命的毒素之一过氧化氢时，愿意离开细菌食物来源。研究小组随后确定了蠕虫选择跳槽背后的驱动神经机制。

东北大学生物学教授哈维尔·阿普菲尔德说:“这始于实验室里的一个赌注。”朱迪·希弗(Jodie Schiffer)是纽约大学的一名研究生Apfeld的实验室他注意到秀丽隐杆线虫在有细菌的食物存在时，会关闭对过氧化氢的防御;然而，只有某些种类的细菌能够在环境中消耗过氧化氢，从而保护蠕虫。所以，问题是:蠕虫是在猜测它们发现的细菌是保护性的，还是它们自己知道?健康科学专业的本科生斯蒂芬妮·斯顿布尔(Stephanie Stumbur)开始进行实验，以验证这一猜测，最终这两位研究生和本科生共同撰写了这篇论文。

研究小组进行了一系列的实验，让一组蠕虫在有过氧化氢和没有过氧化氢的环境中选择，在保护蠕虫不受过氧化氢侵害的细菌和不受过氧化氢侵害的细菌中选择。Schiffer和Stumbur发现秀丽隐杆线虫立即识别出过氧化氢，并对过氧化氢产生负面反应，并且经常在检测到过氧化氢后离开食物来源。

“它们是相当初级的动物，食物是生活的必需品，”Stumbur说。“事实上，它们选择离开食物来源，这是一件非常重要的事情，很多人都没有预料到。”

然而，当有食物存在时，并不是所有的蠕虫都会离开有毒的环境，这表明蠕虫选择留下来一定有一些进化的有效性。这意味着，在某些情况下，如果蠕虫离开，环境条件改善的可能性可能大于找到新食物来源的可能性。

“他们在对冲，”阿普菲尔德说。“是的，现在的环境很糟糕，但也许一只蜗牛会经过这里，排出一些降解过氧化氢的细菌，为蠕虫重塑环境。”

为了了解大脑中解释这种行为的潜在机制，研究小组开始拍摄蠕虫在受到细菌和过氧化氢刺激时神经元活动的图像。东北大学物理学教授Vivek Venkatachalam和他的团队他经常与阿普菲尔德实验室合作，帮助完成了成像过程。

他们发现，不仅一些神经元像预期的那样对食物有强烈反应，而且其他神经元也对过氧化氢有反应。此外，两种反应相互减弱:对过氧化氢的识别减弱了蠕虫的细菌反应，而降解过氧化氢的细菌阻止蠕虫感知任何过氧化氢。

重要的是，这项研究表明，过氧化氢，一种许多生命形式的毒素，可以改变感觉系统的功能。这意味着，在生物系统中，过氧化物在一个水平上可以作为一种破坏剂，在另一个水平上可以作为一种感觉信使或输入。与众所周知的秀丽隐杆线虫一起工作，使研究小组能够利用受控环境来了解维持生命的基本感觉机制。这反过来又为理解更复杂的生物体在不太受控制的环境中的机制提供了见解。

阿普菲尔德说:“我们可以了解复杂生命系统如何运作的基本规则，以及它们的策略是如何进化的。”“蠕虫使用的一些策略可能是特定于蠕虫的……其中一些可能是通用的。”

在项目的后期阶段，阿普菲尔德实验室向耶鲁大学和贝勒大学的研究小组寻求帮助，以确定研究中使用的不同过氧化物保护和非保护细菌的特征。这些研究小组立即提供了对180多种细菌进行分析的支持。

阿普菲尔德说:“在秀丽隐杆线虫这个社区工作真是太好了。”“他们太慷慨了，人们都自愿帮我们的忙。”

斯顿伯尔本科一年级就开始在实验室工作，在希弗和阿普菲尔德的指导下，她在学期兼职、暑期全职和实验室的合作项目中参与了更大的项目和贡献。为了总结这一经验，Stumbur在2021年的会议上介绍了这项研究国际秀丽隐杆线虫会议．斯顿伯尔正在医学院攻读医疗保健和公共卫生方面的职业，她觉得自己在实验室的经历帮助她为自己在卫生领域的未来做好了准备。她完成了一个学位的顶点项目，包括一篇关于微生物群如何影响人体的文献综述。

“我真的能够获得另一种视角，”斯顿伯说。“我想进入医学领域，这与我所做的研究有点不同，但通过我的顶点课程，我能够找到健康和医学如何与我所做的研究联系在一起的和谐之处。”

斯顿伯尔和希弗都于2021年春季获得了各自的学位，但也都留下了印记。他们的工作将阿普菲尔德实验室的轨迹转向了新的、有前途的微生物组研究领域。谈到使这个项目成为可能的研究文化——本科生和研究生以及东北大学内外的其他实验室之间的合作——阿普菲尔德说:“这是我们东北大学做事方式的一部分。