據(jù)外媒報(bào)道，沒有由減數(shù)分裂生殖帶來的進(jìn)化遺傳變異好處，一個(gè)無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?在全雌性象鼻蟲物種中，只有未受精卵才能產(chǎn)生雌性后代，這種昆蟲的生存技術(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的象鼻蟲一直在利用表觀遺傳變化來適應(yīng)和應(yīng)對(duì)它們所吃的植物中的不同毒素。象鼻蟲是一種入侵甲蟲。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Naupactus cervinus和N. leucoloma的樣本。盡管這些象鼻蟲來自美國不同的地方，通常是通過商業(yè)途徑引進(jìn)的，但它們是無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型的基因表達(dá)模式，他們通過識(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)，這些基因類型可以介導(dǎo)象鼻蟲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)制來應(yīng)對(duì)不同類型的脅迫情況。”

“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)我們研究還沒有嘴或吃植物的幼蟲時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了來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，無論在有性生殖還是無性生殖中，在每一代之間，所有的表觀遺傳標(biāo)記都被抹去，然后重新開始。

Mackay-Smith認(rèn)為，更好地了解入侵性無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)一種靶向殺蟲劑，只清除這種象鼻蟲而不傷害其他本地昆蟲或動(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