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基因转移

领先图像©Tomasz / Adobe Stock

想象一下如果你可以交易有益的基因和你的朋友——你可以给他们你的长寿基因,而他们会给你抗病或乳糖耐量的基因。

这对人类来说是不可能的——你只能从你的父母(他们交换基因,但只使你)。但有些生物能够直接交换基因。

这被称为“水平基因转移”,这在细菌之间很常见,它们利用这一过程来获得防御抗生素

植物和动物偶尔也会从微生物(特别是病毒)中获取基因,但是现在科学家已经做到了发现证据表明,一个昆虫曾经偷过a的基因植物

Plant-to-Insect基因转移

粉虱是各地农民的祸根,这种小虫子以600多种植物为食数亿美元每年的损失。

农民喷洒杀虫剂来杀死像白蝇这样的害虫,但一些植物已经发展出了自然防御能力,产生毒素来杀死任何想要吃掉它们的害虫。

不过,这些毒素似乎对粉虱没有任何影响——它们可以自由地咀嚼产生毒素的植物。

现在,一个由中国人领导的研究小组发现,植物用来保护的基因自己它们自身的毒素不知何故进入了粉虱的DNA。

数百万年前,通过窃取这种基因,白蝇能够利用植物自身的保护来抵御它们。这表明这些细菌是通过水平基因转移获得免疫的。

“这暴露了一种机制,通过这种机制,我们可以把天平向有利于植物的方向倾斜。”

安德鲁光泽

Neuchâtel大学的研究员泰德·图尔林斯在一份新闻稿中说:“这似乎是第一个有记录的将功能基因从植物水平转移到昆虫的例子。”“你找不到这种基因……在任何其他昆虫物种中。”

研究人员怀疑,这种基因是在3500万年前通过一系列涉及病毒的奇怪而不太可能的事件获得的。

“我们认为植物内的病毒可能携带了这个基因,在被粉虱吞食后,病毒一定在昆虫体内做了一些事情,使该基因整合到(粉虱)的基因组中,”Turlings说。

“当然,这是一个极其不可能事件,”他补充说,“但是如果你认为数百万年,数十亿人昆虫,病毒,和植物在时间,偶尔这可能发生,如果获得基因是一个有利于昆虫,那么它会被进化的青睐和可能传播。”

农作物保护的新方法

为了验证他们是否可以利用水平基因转移的知识来对付白蝇,中国研究人员开发了一种可以干扰白蝇表达该基因的分子(称为BtPMaT1)。

然后,他们对自然产生毒素的番茄进行基因改造,使其产生这种分子。最后,他们让白蝇和其他两种昆虫以这些番茄植株为食,同时也让未经过转基因处理的对照植株为食。

“你找不到这种基因……在任何其他昆虫物种中。”

泰德Turlings

只有不到20%的白蝇在食用对照植物后死亡,而食用转基因植物后几乎100%死亡。两种植物类型的其他昆虫的死亡率大致相同。

“这揭示了一种机制,通过这种机制,我们可以让天平向有利于植物的方向倾斜,”伊利诺伊州芝加哥大学的进化基因组学研究员安德鲁·格洛斯(Andrew Gloss)说,他没有参与这项研究,告诉《自然》杂志

“这是一个显著的例子,说明研究进化可以为作物保护等应用提供新的方法。”

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