生命找到了出路:无性象鼻虫知道如何适应

有一天晚上，当我准备做晚餐的意大利调味饭时，我拿起一包Arborio大米，注意到袋子边上有一个洞。不过，这条裂口有些不同寻常——它似乎是从里面被撕开的。我打开包装仔细看了看:几十只象鼻虫围着未煮熟的谷粒团团转。

我不应该感到惊讶，因为，套用杰夫·高布伦的话《侏罗纪公园》，象鼻虫会找到办法。新研究安德里亚Sequeira26岁的生物科学教授Gordon和Althea Lang，以及来自韦尔斯利大学和布宜诺斯艾利斯大学的科学家团队向我们展示了如何做到这一点。

象鼻虫是一种常见的入侵甲虫，在世界上许多地方都有发现，它们在适应环境和周围环境方面很有天赋。一些象鼻虫物种都是无性繁殖的雌性——它们只从未受精卵中产生雌性后代——然而，当后代从两个不同的亲本获得染色体时，它们仍然随着时间的推移适应环境，尽管没有伴随减数分裂繁殖的进化遗传变异的好处。塞奎拉和她的团队研究的重点是如何做到这一点。

他们发现象鼻虫能够消化它们所吃植物中的不同毒素。他们的研究结果发表在《公共科学图书馆•综合》对我们如何理解无性入侵者以及它们在基因调控下的成功程度有一定的影响。Sequeira和Ava Mackay-Smith ' 20, Mary Kate Dornon ' 17, Rosalind Lucier ' 22, Anna Okimoto ' 19, Flavia Mendonca de Sousa，卫尔斯理生物科学实验室专家，和Martina Königer，生物科学的兼职助理教授，收集了Naupactus cervinus而且n leucoloma从2015年开始，在五年的时间里，从佛罗里达、加利福尼亚和阿根廷开始。尽管它们来自不同的地方，通常是通过商业引入的，象鼻虫是无性繁殖的，基因是相同的。然而，研究小组发现，它们具有独特的适应性，能够产生不同的蛋白质，使它们能够吃掉和消化各种植物，甚至是那些会产生毒素的植物。

与他们在布宜诺斯艾利斯大学的同事(同样都是女性)一起，研究小组分析了象象虫的基因表达模式，观察三种基因类别，通过确定合适的宿主植物，对宿主植物防御的短期适应，和对宿主植物防御及其病原体的长期适应，来调节象象虫与宿主植物的相互作用。

Sequeira说:“我们发现，一些宿主植物群，如豆类，对象鼻虫来说似乎更费力，并引发了复杂的基因表达反应。”“然而，象鼻虫对繁重或困难的宿主植物的反应方式与其他压力情况有很多相似之处，比如以有机宿主植物为食，并过渡到新的宿主。这向我们表明，在应对不同类型的压力情况时，有一组共同的进化有利方式来提高或降低某些基因或基因类别的表达。”

研究报告的主要作者麦凯-史密斯说:“我们还发现，母亲们能够用这些表观遗传变化‘激励’她们的孩子。”(表观遗传变化是由一个人的行为或环境的影响引起的，与DNA中的基因变化相反)“最初，我们认为这些变化只会在一代人中出现。当我们研究还没有嘴或吃植物的幼虫时，我们从它们的母亲那里发现了相同的蛋白质和适应性的证据。”

塞奎拉指出，这一发现尤其重要，因为此前人们认为，在有性生殖和无性生殖中，所有的表观遗传标记都在代与代之间被抹去，每一代都重新开始。塞奎拉将最近引入的象鼻虫的遗传变异比作为旅行打包行李箱——你只会在包里装衣服，而不会像你在家里可以使用整个衣柜那样有各种各样的衣服。但她说，“这些被引入的母亲实际上是在给它们的后代打气，通过将这些基因调节‘技巧’一代一代地传递给下一代，让它们为新家园草食性昆虫世界的严酷现实做好准备。”这就好像你在旅途中去了一家工艺品店，买了丝带或亮片缝在你打包的衣服上，让它们更适合你要去的地方。

Mackay-Smith认为，更好地了解入侵性、无性繁殖物种的表观遗传变化，可能最终有助于调节或减轻它们对环境、本地植物或作物等潜在的负面影响。她说:“知道了这种昆虫的功能，你可以想象，既然我们现在已经确定了受不同调控的蛋白质，你就可以针对特定的蛋白质，设计一种靶向杀虫剂，只去除这种象鼻虫，而不伤害其他本地昆虫或动物群。”

麦凯-史密斯和塞奎拉都很兴奋地看到，基因变异可能不是自然选择作用的唯一可遗传变异形式，表观遗传过程可能会增加生物在应对压力和其他环境挑战方面的进化潜力——这种适应可能与气候变化相关。

至于我，下次我在一袋米里发现一只象甲，我就不会害怕了;相反，我会惊奇地看着她。