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數(shù)億年前，微生物和植物可能通過(guò)基因水平轉(zhuǎn)移（horizontal gene transfer, HGT）將基因傳遞給昆蟲，從而使昆蟲獲得了進(jìn)化優(yōu)勢(shì)。在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自中國(guó)浙江大學(xué)和美國(guó)范德堡大學(xué)的研究人員指出，包括蝴蝶和飛蛾在內(nèi)的218種昆蟲的1400多個(gè)基因源自細(xì)菌、病毒、真菌和植物。這項(xiàng)新研究認(rèn)為，這些基因可能對(duì)昆蟲的進(jìn)化至關(guān)重要，使它們?cè)诮慌湫袨?、營(yíng)養(yǎng)、生長(zhǎng)和適應(yīng)環(huán)境變化方面發(fā)展出有益的特性。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于2022年7月18日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“HGT is widespread in insects and contributes to male courtship in lepidopterans”。論文通訊作者為浙江大學(xué)的Jianhua Huang、Xing-Xing Shen和范德堡大學(xué)的Antonis Rokas。論文第一作者為浙江大學(xué)的Yang Li、Zhiguo Liu和Chao Liu。

水平基因轉(zhuǎn)移（HGT）在微生物之間相當(dāng)普遍。例如，細(xì)菌利用這種機(jī)制在不同細(xì)菌物種之間傳遞抗生素抗性基因，但是科學(xué)家們最近一直在系統(tǒng)性地研究昆蟲與微生物或植物之間的HGT現(xiàn)象。

Shen說(shuō)，“以前的研究已表明HGT可能促進(jìn)了昆蟲的生物多樣性，但是沒(méi)有人知道它在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮了多大的作用。由于有很多高質(zhì)量的昆蟲基因組可供我們分析，我認(rèn)為現(xiàn)在是系統(tǒng)地調(diào)查HGT在昆蟲中的普遍程度的好時(shí)機(jī)?！?/p>

Shen及其研究團(tuán)隊(duì)與Rokas合作開(kāi)始了這個(gè)項(xiàng)目，收集了218個(gè)高質(zhì)量的昆蟲基因組樣本，代表了19個(gè)物種豐富的昆蟲目中的11個(gè)。有了這些數(shù)據(jù)，他們能夠構(gòu)建出進(jìn)化樹(shù)，確定在非動(dòng)物基因組中更常見(jiàn)的錯(cuò)位基因，并研究哪些因素導(dǎo)致了昆蟲中HGT的命運(yùn)。

Shen說(shuō)，“我們所看到的每一個(gè)地方都發(fā)生HGT事件。然而，我們不知道這些轉(zhuǎn)移的基因是否對(duì)昆蟲有益，甚至不知道這些基因中大多數(shù)的功能。”他尋求在浙江大學(xué)研究昆蟲基因功能的Huang的幫助。

圖片來(lái)自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.06.014。

Huang說(shuō)，“Shen帶著一份超過(guò)1400個(gè)基因的清單走進(jìn)我的辦公室，我們必須決定從哪里開(kāi)始。”這些作者決定驗(yàn)證昆蟲中最普遍的沒(méi)有已知功能的外來(lái)基因--- LOC105383139---的功能。

他們?cè)谶@項(xiàng)新研究中報(bào)告說(shuō)，“這個(gè)基因從李斯特菌水平轉(zhuǎn)移到幾乎所有的飛蛾和蝴蝶”，這意味著自3億多年前飛蛾和蝴蝶的共同祖先出現(xiàn)以來(lái)，這個(gè)基因就一直存在于它們的基因組中。

他們決定從影響西蘭花和卷心菜的害蟲---小菜蛾（diamondback moth）---身上剔除這個(gè)古老的基因，并觀察它具有什么樣的功能。Huang 說(shuō)，“令人驚訝的是，我們觀察到那些缺乏這個(gè)基因的小菜蛾不能產(chǎn)生許多有活力的卵。然后，我們發(fā)現(xiàn)該基因影響了雄性的求偶行為?！?/p>

這些作者計(jì)劃對(duì)這個(gè)基因如何有助于昆蟲更有效地交配背后的機(jī)制進(jìn)行更多研究，以及是否可以將它作為一種害蟲控制工具加以利用。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

1. Yang Li et al. HGT is widespread in insects and contributes to male courtship in lepidopterans. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.06.014.

2. Insects harbor over a thousand genes from microbes, which help them survive
https://phys.org/news/2022-07-insects-harbor-thousand-genes-microbes.html