據(jù)外媒報(bào)道，沒(méi)有由減數(shù)分裂生殖帶來(lái)的進(jìn)化遺傳變異好處，一個(gè)無(wú)性入侵物種是如何隨時(shí)間的推移適應(yīng)新環(huán)境而生存的呢?在全雌性象鼻蟲(chóng)物種中，只有未受精卵才能產(chǎn)生雌性后代，這種昆蟲(chóng)的生存技術(shù)讓人驚訝地發(fā)現(xiàn)，這些生物可以將基因調(diào)節(jié)變化傳遞給下一代。

韋爾斯利學(xué)院的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，兩種在世界許多地方都非常常見(jiàn)的象鼻蟲(chóng)一直在利用表觀遺傳變化來(lái)適應(yīng)和應(yīng)對(duì)它們所吃的植物中的不同毒素。象鼻蟲(chóng)是一種入侵甲蟲(chóng)。這一研究結(jié)果日前發(fā)表在《PLOS ONE》上，標(biāo)題為《Host-Specific Gene Expression as a Tool for Introduction Success in Naupactus Parthenogenetic Weevils》。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)我們?nèi)绾慰创裏o(wú)性入侵者及由于基因調(diào)控它們能有多成功具有啟示意義。

這項(xiàng)由 Andrea Sequeira 和 Althea Lang 生物科學(xué)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員從2015年開(kāi)始的五年時(shí)間里從佛羅里達(dá)、加利福尼亞和阿根廷收集了孤雌、侵入性和多食性象鼻蟲(chóng)Naupactus cervinus和N. leucoloma的樣本。盡管這些象鼻蟲(chóng)來(lái)自美國(guó)不同的地方，通常是通過(guò)商業(yè)途徑引進(jìn)的，但它們是無(wú)性繁殖的且基因相同。然而，研究小組發(fā)現(xiàn)，它們擁有獨(dú)特的適應(yīng)能力，從而可以產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)讓它們吃掉和消化掉各種植物--甚至是那些產(chǎn)生毒素的植物。

Sequeira跟來(lái)自韋爾斯利學(xué)院的Ava Mackay-Smith、Mary Kate Dornon、Rosalind Lucier、Anna Okimoto、Flavia Mendonca de Sousa以及布宜諾斯艾利斯大學(xué)的Marcela rodriguez、Viviana Confalonieri、Analia Lanteri和阿根廷自然科學(xué)博物館合作分析了三種基因類(lèi)型的基因表達(dá)模式，他們通過(guò)識(shí)別合適的寄主植物、對(duì)寄主植物防御的短期適應(yīng)和對(duì)寄主植物防御及其病原體的長(zhǎng)期適應(yīng)，這些基因類(lèi)型可以介導(dǎo)象鼻蟲(chóng)和寄主植物的相互作用。

Sequeira指出：“我們發(fā)現(xiàn)，一些寄主植物群如豆科植物，似乎對(duì)象鼻蟲(chóng)更吃力并引發(fā)了復(fù)雜的基因表達(dá)反應(yīng)。然而，象鼻蟲(chóng)對(duì)寄主植物的反應(yīng)跟其他脅迫情況如有機(jī)栽培條件和向新寄主轉(zhuǎn)化等有著許多差異表達(dá)基因，這表明存在一種進(jìn)化上有利的共同基因表達(dá)機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)不同類(lèi)型的脅迫情況。”

“我們還發(fā)現(xiàn)，母親能用這些表觀遺傳變化‘引導(dǎo)’她們的孩子，”該研究的論文第一作者Ava Mackay-Smith說(shuō)道，“起初，我們以為這些變化只會(huì)出現(xiàn)在一代人身上。當(dāng)我們研究還沒(méi)有嘴或吃植物的幼蟲(chóng)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了來(lái)自它們母親的相同蛋白質(zhì)和適應(yīng)能力的證據(jù)。”

Sequeira指出，這一發(fā)現(xiàn)尤其重要，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的理解是，無(wú)論在有性生殖還是無(wú)性生殖中，在每一代之間，所有的表觀遺傳標(biāo)記都被抹去，然后重新開(kāi)始。

Mackay-Smith認(rèn)為，更好地了解入侵性無(wú)性物種的表觀遺傳變化最終可能有助于調(diào)節(jié)或減輕它們對(duì)環(huán)境的潛在負(fù)面影響。“知道這種昆蟲(chóng)的全部技能后，你可以想象，既然我們現(xiàn)在已經(jīng)識(shí)別出了不同調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)，你可以針對(duì)一種特定的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)一種靶向殺蟲(chóng)劑，只清除這種象鼻蟲(chóng)而不傷害其他本地昆蟲(chóng)或動(dòng)物。”

Mackay-Smith和Sequeira都很興奮地看到，也許遺傳變異并不是自然選擇和表觀遺傳過(guò)程中唯一一種可能會(huì)增加生物在應(yīng)對(duì)壓力和其他環(huán)境挑戰(zhàn)時(shí)的進(jìn)化潛力的可遺傳變異形式。

關(guān)鍵詞： 遺傳變異 入侵物種 適應(yīng)環(huán)境 象鼻蟲(chóng)