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惊人的发现揭示了基因搭便车决定了昆虫何时以及是否会飞

2021-10-09 12:04:10 科技 来源:
导读 在无翅蚜虫物种中,翅膀的周期性发育是由病毒及其扩大自身活动范围的进化驱动力引起的。由英国罗切斯特大学的詹妮弗布里森领导的研究人员开

在无翅蚜虫物种中,翅膀的周期性发育是由病毒及其扩大自身活动范围的进化驱动力引起的。由英国罗切斯特大学的詹妮弗布里森领导的研究人员开始确定在豌豆蚜虫身上发现的特殊性状背后的遗传机制,他们对园丁和农民非常熟悉。

这些昆虫的食物是从豆类中吸取汁液,包括有价值的作物,如豌豆、苜蓿、蚕豆和三叶草。蚜虫通常没有翅膀,但是随着任何植物的数量增加,一些雌性开始产生有翅膀的幼崽,然后飞往新的地区进行殖民。

一旦有翼昆虫降落在新鲜植物上,它们自己的后代就会回到标准的无翼模式。在进化生物学的术语中,这种在世代之间交换特征的能力被称为“表型可塑性”。

布赖森和他的同事们决定了哪些基因被发现是这一把戏的原因。

“蚜虫千百万年来一直在玩这个把戏,”布莱森说。

但是有些蚜虫比其他蚜虫对拥挤更敏感。理解为什么是理解这个表型可塑性教科书例子如何工作的关键。"

为此,研究人员利用遗传学和分子生物学技术研究蚜虫基因组。他们发现的结果令人惊讶。

形成翅膀开关的基因属于病毒,病毒是昆虫特异性组织的成员,称为病毒发生,它们的基因组已经完全整合到蚜虫基因组中。

研究人员认为,这种长期存在于蚜虫基因组中的病毒会诱导翅膀发育,从而四处传播。

“微生物基因可以整合到动物基因组中,这个过程对进化非常重要,”合著者本杰明帕克解释说。然而,他将蚜虫的例子描述为“病毒基因的新作用”。

大多数病毒基因——包括一些人类的例子——最终被整合到动物基因组中,最终变得惰性,实际上只会增加大小。

然而,在少数情况下,这一过程导致有用功能的增加,在这种情况下,获得的基因保持活性,表明积极选择的例子。

布莱森说:“即使在像这里研究的古老特征中,新基因也能在塑造可塑性特征中发挥作用,并能帮助生物体应对不可预测的世界。


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