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著名作家Rudyard Kipling曾写道,一些物种的雌性比雄性更加致命对于埃及伊蚊(也被称为黄热病蚊子)而言这是千真万确的。只有雌蚊会享用人类血液,从而传播黄热病、登革热和其他一些疾病。但是如果你能够把所有雌蚊都变成雄蚊,那将会怎样?这是一项新研究提出的可能性这项研究查明了一种能够决定一只蚊子是否成为雄性的基因。这是首次在蚊子中发现并验证性别决定启动基因的存在。
埃及伊蚊是源于非洲的入侵物种,几百年前通过贩奴活动传播至全世界。埃及伊蚊传播登革热与黄热病,高度适应人类生活环境,被认为是一大公共健康威胁。然而只有雌蚊才会传播登革热与黄热病,因为雌蚊需要吸血利用其中的蛋白质等物质来产卵。而雄蚊靠吸食花蜜而不是吸血来汲取营养,不传染疾病。
科学家在几十年前便已知道,至少有一种基因能够使埃及伊蚊雄性胚胎位于1号染色体的一段脱氧核糖核酸(DNA)上。他们将该区域称为M基因座,但迄今为止,科学家依然未能确定到底是哪一个基因在起作用。部分原因在于,这一区域包含有大量重复DNA,从而使得对该区域进行测序变得非常棘手。结果是事实证明,2007年发表的一个埃及伊蚊基因组甚至不包含新发现的基因。
这篇新论文的作者之一、美国弗吉尼亚理工学院分子遗传学家Zach Adelman表示:这个基因非常小,它被当作垃圾一样扔出。
为了找到这个基因,Adelman和他的同事对分属于两种不同埃及伊蚊的雌蚊和雄蚊的数千个DN段进行了测序,目的是寻找在两种雄蚊中都更常见的区域。
研究人员发现了164个这样的序列并将其与胚胎中活跃的基因数据进行匹配,以便找出在早期雄蚊胚胎中活跃的序列。最终在剩下的24个序列中,研究人员找到了一个新基因,他们称其为Nix基因。
大约半数的雌蚊胚胎在被注射了包含该基因的DN段后发育出了雄性性器官。研究人员日前在《科学》杂志网络版上报告了这一研究成果。
导致蚊子变成雄蚊的确切序列尚不清楚。Adelman说,但是我们知道Nix基因处于这一级联反应的顶部,这是最重要的。
基于此,研究人员提出,可以通过操作Nix基因让埃及伊蚊雄多雌少,从而减少这种蚊子的数量,控制这种有害的入侵物种。
作为一家生产捕蚊器公司荷兰瓦赫宁恩In2Care的老板,昆虫学家Bart Knols表示:这是一项出色的基础科学,并且具有潜在的遗传控制策略。它的第一个应用将对已有的控蚊策略提供帮助。
然而Knols也提醒说,科学家首先需要证明他们能够完成全部的性别转换。Adelman表示,在这项研究中只有一部分雌蚊变成了雄蚊,这是因为Nix基因需要与蚊子基因组融为一体,以便产生足够数量的蛋白质。他说:如果它自始至终能够在全部组织中生成,我们将有希望得到全部的性别转换,即全部变成雄蚊。我们在朝着这一方向努力。
从长远来看,这项研究还将带来另一种策略。
科学家最近报告了一种系统,使得他们能够让某一种基因在下一代中以100%的频率出现。将Nix基因耦合到这一系统中将能够创造一种雄性基因传播的链式反应。Adelman说:如果你释放这样一种动物,它只产生雄性直到最后种群崩溃。但他承认,现在就指望使用这项技术还为时尚早。我们需要一项能够在这样的系统被使用之前对其进行控制的技术。(来源:中国科学报 赵熙熙)