科學家成功解碼果蠅孤雌生殖的基因過程
通過解碼無性繁殖的基因過程,研究人員首次在一種正常有性繁殖的果蠅物種中誘導出了”孤雌生殖”。研究人員隨後發現,這種非凡的性狀會遺傳給果蠅的所有女性後代。這一發現可以幫助科學家找到保護農作物免受害蟲侵害的新方法,因為害蟲在沒有配偶的情況下繁殖能力越來越強。
為了取得突破性進展,劍橋大學的研究人員在六年時間裡對22 萬多只果蠅進行了研究。為了尋找導致昆蟲”孤雌生殖”的基因,研究小組研究了另一種果蠅–絲光果蠅的兩個品系。其中一個品系只能進行有性繁殖,而另一個品系卻能進行孤雌生殖。通過比較這兩個品系的遺傳密碼,科學家們找出了哪些基因與孤雌生殖有關。
他們打開或關閉了相應的基因,使之與黑腹果蠅相匹配,並取得了成功。受試果蠅突然可以進行無性繁殖,儘管它們只能生出幾乎是其父母克隆的雌蠅。在研究中,果蠅等待了大約40 天(約佔其生命的一半)來尋找雄性配偶,當沒有雄性配偶時,它們就進行無性繁殖。
有趣的是,轉基因蟲子的所有女兒也都保留了孤雌生殖的能力,不過只有1%到2%的女兒有這種行為,而且是在沒有雄性出現的情況下。否則,它們照常交配和生育。
劍橋大學研究員、論文第一作者亞歷克西斯-斯珀林博士說:”我們首次證明可以在動物身上設計出處女產子–看到孤獨的雌性果蠅產生一個能夠發育到成年的胚胎,然後重複這個過程,真是令人興奮。”
研究人員說,在可以進行有性繁殖的動物中,孤雌生殖的情況極為罕見,但有時也會在長期與世隔絕的雌性動物園動物身上看到。不過,當一些物種面臨生存壓力時,它們會進化出一種無性繁殖模式。事實上,斯帕林計劃利用這項工作,進一步研究為什麼世界各地的昆蟲–尤其是害蟲的孤雌生殖現像開始增多。
斯佩林說:”如果昆蟲害蟲的處女生育繼續存在選擇壓力,最終將導致它們只能以這種方式繁殖。”這可能會成為農業的一個真正問題,因為雌蟲只生產雌蟲,所以它們的傳播能力會加倍。
斯珀林和她的團隊還指出,雖然他們的研究可能是首創,但可能無法應用到其他動物身上。這是因為黑腹果蠅被用於研究已經有一個多世紀了,而且其遺傳密碼也非常清楚。事實上,通過對該物種的研究,人們可能已經了解了延長壽命、了解零重力對身體的影響、追踪微塑料對健康的影響,以及為消除創傷記憶提供了一種可能的方法。
該研究成果已在《當代生物學》(Current Biology)雜誌上發表。