微生物基因有助昆蟲生存繁衍

數億年前，微生物和植物可能通過水平基因轉移將基因傳遞給了昆蟲，從而給昆蟲帶來了進化優勢。

浙江大學與美國范德堡大學科學家合作發現，蝴蝶、飛蛾等218種昆蟲的1400多個基因來自細菌、病毒、真菌和植物。這項研究認為，這些基因可能對昆蟲的進化至關重要，使它們在交配、營養、生長和適應環境變化等方面發展出有益的特征。相關研究近日發表于《細胞》。

水平基因轉移（HGT）在微生物間相當普遍。例如，細菌利用這種機制在物種之間傳播抗生素耐藥性基因，但科學家最近一直在系統地研究昆蟲與微生物或植物之間的這種現象。

“之前的研究表明，HGT可能對昆蟲的生物多樣性有貢獻，但沒有人知道它在這個過程中起了多大作用。”論文通訊作者、浙江大學農業與生物技術學院博士生導師沈星星說，“由于很多高質量的昆蟲基因組可供分析，我認為現在是系統研究昆蟲HGT普遍性的好時機。”

沈星星團隊與范德堡大學進化生物學家Antonis Rokas合作，收集了218個高質量的昆蟲基因組樣本，代表了19個物種豐富的昆蟲目中的11個。利用這些數據，研究人員描繪出一棵進化樹，進而識別出非動物基因組中更常見的錯位基因，并研究了哪些因素導致昆蟲HGT的出現。

“到處都有HGT的跡象。”沈星星說，“然而，我們不知道這些基因的轉移是否對昆蟲有益，甚至不知道這些基因的大部分功能。”

他們找到了同學院的昆蟲基因功能專家黃健華合作。“沈星星帶著1400多個基因的列表走進我的辦公室。我們必須決定從哪里開始。”黃健華說，研究小組決定驗證昆蟲中最常見但功能未知的外源基因LOC105383139的功能。

他們發現，這種基因來自李斯特菌屬，被引入到了幾乎所有的飛蛾和蝴蝶體內。這意味著這種基因自3億多年前飛蛾和蝴蝶的共同祖先開始就一直存在。

研究人員決定從影響西蘭花和卷心菜的小菜蛾中刪除這個古老的基因，并觀察有何影響。“令人驚訝的是，我們發現那些缺乏這種基因的蛾子無法產生許多可存活的卵。”黃健華說，“然后，我們發現這種基因會影響雄性的求偶行為。”

下一步，研究團隊計劃通過進一步深入研究，了解這種基因如何幫助昆蟲更有效地交配，以及它能否作為一種工具控制害蟲。