研究發現:電鰻的電擊過程能將基因傳遞給附近的動物
最近的一項研究發現,電鰻放電產生的電能足以將環境中的遺傳物質轉移到附近動物的細胞中。這項發現表明,電鰻和其他發電生物可能會影響自然界中的基因改造。在實驗室環境中,電穿孔涉及對細胞施加電場,以增加細胞膜的通透性,從而使外來 DNA 得以導入。這種技術也被用於生產基因敲除小鼠,這些小鼠被用於研究實驗、腫瘤治療以及基於基因和細胞的療法。
現在,日本名古屋大學研究人員的一項新研究表明,電鰻能夠在自然環境中進行電穿孔。
研究的通訊作者 Atsuo Iida (飯田敦夫)說:”我認為電穿孔可能發生在自然界。我意識到,亞馬遜河中的電鰻完全可以充當電源,生活在周圍地區的生物可以充當受體細胞,而釋放到水中的環境 DNA 片段將成為外來基因,由於放電而導致周圍生物的基因重組。 “
電鰻是一種電源,沒有錯。作為地球上最大的伏特製造生物,它們的一次電器官放電(EOD)可釋放出高達 860 伏特的電壓。研究人員將一條電鰻與六天大的斑馬魚幼體一起放入淡水水箱中。在魚缸水中加入攜帶綠色螢光蛋白(GFP)的 DNA。
當把一條麻醉的金魚當作獵物放入魚缸時,鰻魚會發出 EOD 並吃掉金魚。暴露於 EOD 後,研究人員在體視顯微鏡下檢查斑馬魚幼體,重點觀察在紫外光下顯示出強烈綠色螢光的多個細胞簇。總共有 5.3% 的幼體細胞顯示 GFP 陽性。
飯田說:”這表明,儘管與通常用於電穿孔的機器相比,電鰻的脈衝形狀不同,電壓也不穩定,但電鰻的放電促進了基因向細胞的轉移。電鰻和其他會發電的生物可能會影響自然界中的基因改造”。
研究人員指出,他們的研究只提供了環境基因轉導的證據,並沒有證實轉入的基因是否在後代中發揮遺傳因子的作用。雖然他們嘗試用單細胞生物(包括大腸桿菌)驗證遺傳性轉基因,但沒有得到積極的結果,這可能是因為鰻魚產生的電壓約為 200 到 250 V,可能不足以進行電穿孔。對於大腸桿菌來說,機器電穿孔通常使用超過 1 千伏特的放電電壓。還需要進一步的研究來探索自然環境中放電介導轉基因的遺傳性。
研究人員對他們的發現感到興奮是可以理解的。
飯田說:”我相信,基於這種’意想不到’和’打破常規’的想法來發現新的生物現象的嘗試將啟迪世人了解生物體的複雜性,並在未來引發突破。 “
這項研究發表在《PeerJ:生命與環境》雜誌。