日本理化學研究所生物系統動力學研究中心（BDR）的三筱塔平（Tappei Mishina）領導的研究小組發現，寄生蟲利用偷來的基因操縱宿主，而這些基因很可能是透過一種稱為水平基因轉移的現象獲得的。這些發現最近發表在《當代生物學》（Current Biology）雜誌上。

許多寄生蟲會操縱宿主的行為，以確保它們的生存和繁殖能力。鐵線蟲就是這種行為控制最複雜的例子之一。鐵線蟲出生在水中，利用蜉蝣等水生昆蟲搭便車來到旱地，在那裡它們等待被蟋蟀或螳螂等陸生昆蟲吃掉。

鐵線蟲一旦到達這些宿主，就會開始生長並操縱宿主的行為。成熟的鐵線蟲最終會誘使宿主跳入水中，通常會導致宿主最終死亡，這樣它就能完成自己的生命使命並進行繁殖。

鐵線蟲以螳螂為最終宿主。在螳螂體內成熟後，它們會操縱宿主進入水體，在那裡寄生繁殖。圖片來源：Takuy​​a Sato

先前的研究表明，鐵線蟲會劫持宿主的生物通路，增加向光的運動，從而導致宿主接近水體。科學家認為，這是透過模仿宿主中樞神經系統的分子來實現的，但這些寄生蟲究竟是如何發展出這種分子模仿能力的，一直是個謎。

為了回答這個問題，研究人員分析了脊索動物鐵線蟲在操縱螳螂宿主之前、期間和之後的全身基因表現。他們發現，當宿主受到操縱時，有3000多個鐵線蟲基因的表達量增加，而有1500 個基因的表達量減少。另一方面，螳螂大腦中的基因表現沒有變化，事實上，與未感染螳螂的基因表現無法區分。這些結果表明，鐵線蟲會產生自己的蛋白質來操縱宿主的神經系統。

研究人員接下來搜尋了一個蛋白質資料庫，以探索鐵線蟲用來操縱螳螂的基因的起源。米西納說：”令人吃驚的是，許多可能在操縱宿主方面發揮重要作用的鐵線蟲基因與螳螂基因非常相似，這表明它們是透過水平基因轉移獲得的。水平基因轉移是一個生物過程，在這個過程中，基因從一種生物轉移到另一種生物，但不是透過繁殖。它可以對生物演化產生重大影響，使生物能夠迅速獲得新的基因或功​​能，從而幫助它們適應新的環境或生活方式。鐵線蟲

進一步的分析支持了這樣的觀點，即脊索動物鐵線蟲中的分子擬態很可能是來自螳螂的水平基因轉移的結果。特別是，研究發現有1400 多個鐵線蟲基因與螳螂體內的基因相匹配，但與不使用螳螂宿主的鐵線蟲物種相比，這些基因不存在或有很大差異。作者的結論是，他們發現的大量擬態基因很可能是鐵線蟲演化過程中來自不同螳螂物種的多個水平基因轉移事件的結果。這些基因，特別是那些與神經調節、對光的吸引力和晝夜節律有關的基因，似乎在宿主操縱中發揮了作用。

水平基因轉移是細菌進化抵抗抗生素的主要途徑之一。米西納相信，隨著我們發現更多多胞生物之間水平基因轉移的例子，我們將對這一現像以及整個進化過程有更深入的了解：”我們在鐵線蟲身上發現的許多水平基因轉移案例可以作為一個很好的研究模型。利用這個模型，我們希望找出水平基因轉移的內在機制，並推進我們對演化適應的理解。”